DRŽAVNI KOMITET SSSR-a
PO STANDARDIMA

ALL-UNION ISTRAŽIVAČKI INSTITUT
MJERI PROTOKA (VNIIR)

METODOLOŠKA UPUTSTVA

SISTEM DRŽAVNE SIGURNOSTI
MJERNE JEDINICE

POTROŠNJA VODE NA RIJEKAMA I KANALIMA.
POSTUPAK MJERENJA
METODOM “BRZINA - POVRŠINA”.

MI 1759-87

Moskva
IZDAVAČKA KUĆA STANDARDA
1987

RAZVIJENO od strane Državnog hidrološkog instituta SSSR Državnog komiteta za hidrometeorologiju i kontrolu životne sredine

IZVOĐAČI:

Karasev I.F.,doc. tech. nauka, profesor (voditelj teme), Savelyeva A.V., dr.sc. tech. nauke, Remenyuk V.A., dr.sc. tech. nauke

PRIPREMLJENO ZA ODOBRENJE od strane Svesaveznog naučnoistraživačkog instituta za metrološke službe

Art. stručnjak odeljenja Treyvas L.G.

ODOBRENO od Svesaveznog naučnoistraživačkog instituta za merenje protoka pri Institutu NTS 11. juna 1986. godine, protokol br. 8

METODOLOŠKA UPUTSTVA

GSI. Potrošnja vode na rijekama i kanalima. Način izvršenja
mjerenja metodom “brzina – površina”.

MI 1759-87

Staviti na snagu

Ove smjernice utvrđuju osnovne principe metodologije za mjerenje protoka vode na rijekama i kanalima metodom “brzina – površina” korištenjem hidrometrijskih mjerača za mjerenje brzina protoka.

Upotreba metodoloških uputstava osigurava ukupnu relativnu grešku u mjerenju protoka vodeS Q, dosta:

6% - detaljnom metodom;

10% - sa glavnom metodom;

12% - ubrzano-skraćenom metodom.

MU se ne primjenjuje na mjerenje protoka vode pomoću plovaka i integraciju brzina protoka po širini toka.

U prilogu su date definicije i objašnjenja pojmova koji se nalaze u tekstu.

1. PRINCIP MJERENJA PROTOKA VODE METODOM “BRZINA - POVRŠINA” I KLASIFIKACIJA NJEGOVIH OPCIJA

1.1. Suština metode i principi mjerenja

1.1.1. Metoda brzine i površine je vrsta indirektnog mjerenja protoka vode. U ovom slučaju, kao rezultat promatranja na fiksnoj hidrometrijskoj lokaciji, određuju se sljedeći elementi protoka:

dubine na mjernim vertikalama i njihovu udaljenost od konstantnog ishodišta duž hidrometrijske linije, za određivanje površine poprečnog presjeka vode (sa tačnošću od tri značajne brojke, ali ne većom od 1 cm);

uzdužne (normalne na hidrometrijski presjek) komponente prosječnih brzina struje na vertikalama, na osnovu kojih se izračunavaju prosječne brzine u odjeljcima između njih (sa tačnošću od tri značajne brojke, ali ne tačnije od 1 cm/s).

1.1.2. Potrošnja vode se izračunava iz njenih elemenata na jedan od sljedećih načina (točno do tri značajne brojke):

analitički, kao zbir parcijalnih protoka vode koji prolaze kroz odjeljke vodenog poprečnog presjeka toka, ograničenog vertikalama velike brzine;

grafički, kao područje dijagrama raspodjele osnovnih protoka vode duž širine toka.

1.1.3. Prilikom proračuna protoka vode moraju se odrediti i glavne hidrauličke karakteristike proticaja, koje se koriste za procjenu tačnosti mjerenja i obračuna riječnog toka:

nivo vode iznad nulte tačke N;

površina poprečnog presjeka vodeF;

prosječne i najveće trenutne brzine:v I v n (v = Q/ F); v n je najveća brzina koju mjeri okretni kotač;

širina vodenog dijela IN;

dubina protoka: srednjah Vjenčani i najbolji h n ( h Wed = F/ B); h n je najveći od onih izmjerenih na mjernim vertikalama.

1.2. Klasifikacija metoda mjerenja

1.2.1. U zavisnosti od metodologije za određivanje prosečnih vertikalnih brzina razlikuju se integracijske i tačkaste metode.

1.2.2. Metoda integracije zasniva se na mjerenju prosječne brzine struje na vertikali okretnom pločom, ravnomjerno pomjerenom po dubini.

1.2.3. Metode tačaka zasnovane na određivanju prosečne vertikalne brzine strujanja na osnovu rezultata merenja u tačkama se dele na:

glavna metoda je mjerenje brzine vertikalne struje na dvije (slobodni kanal) ili tri tačke (prisustvo vodene vegetacije, ledeni pokrivač);

detaljna metoda - pri mjerenju brzine vertikalne struje na pet (slobodno) ili šest tačaka (zamrzavanje, vodena vegetacija).

Na malim dubinama (vidi tabelu) je dozvoljena upotreba metode jedne tačke.

1.2.4. Za glavnu metodu mjerenja protoka vode u jednokrakom kanalu dodijeljene su vertikale od 8 - 10 brzina.

U slučaju korištenja detaljne metode, broj brzih vertikala povećava se za 1,5 - 2 puta. Detaljna metoda se koristi u naučnom i metodološkom radu za procjenu tačnosti i optimizacije procesa mjerenja protoka vode - za pojašnjavanje broja vertikala mjerenja i brzine, kao i za opravdavanje mogućnosti prelaska na glavnu metodu u datom hidrauličnom rezervoaru. .

Skraćena metoda mjerenja protoka omogućava korištenje manje od osam vertikala brzine uz mjerenje brzina u dvije i tri tačke na vertikalama (slično glavnoj metodi).

2. HIDROMETRIJSKI ODJELJAK

2.1. Hidrometrijski mjerač (u daljem tekstu: hidraulički mjerač) dio je hidrološke stanice zajedno sa svojim uređajima za mjerenje nivoa, temperature vode i drugih elemenata vodnog režima rijeke (kanala). Presjek hidrauličkog koloseka odnosi se na dio rijeke koji se nalazi neposredno uz hidraulični kolosjek na udaljenosti od dvije do tri širine kanala od iznad i ispod potoka.

2.2. Uvjeti za mjerenje protoka vode smatraju se normalnim ako se na hidrauličnom dijelu promatra ravnost kanala:

nema oštrih lomova, profil vodenog dijela i dijagrami raspodjele brzine po širini toka su stabilni;

osiguran je ispravan unimodalni, konveksni profil raspodjele brzina strujanja po dubini toka;

nema izražene pulsacije brzine protoka u vrednosti i smeru, kao i značajne sistematske nagnutosti toka;

nema smetnji prilikom mjerenja trenutnih brzina, dubina, vodostaja i koordinacije brzine i vertikala mjerenja.

lokacija hidraulične brane u rijekama;

nedostatak poplavne ravnice sa kanalima i granama;

odsustvo prirodnih ili vještačkih barijera;

odsustvo vodene vegetacije u samom hidrauličnom rezervoaru, kao i iznad i ispod njega na udaljenosti do 30 m;

koeficijent varijacije brzine (Karmanov brojKa) u prosjeku po poprečnom presjeku ne smije biti više od 15%;

nagib strujanja na hidrauličnoj sekciji (odstupanje u pogledu pravca strujanja na pojedinim tačkama od njegove prosječne vrijednosti za dionicu u cjelini) ne smije biti veći od 20°;

mrtvi prostori moraju imati jasne granice i ne smiju iznositi više od 10% površine poprečnog presjeka vode;

tokom zamrzavanja ne bi trebalo biti višeslojnog ledenog pokrivača i polynya koji se ne smrzavaju;

zagađenje korita ne bi trebalo da prelazi 25% površine poprečnog presjeka vode;

prosječna brzina protoka u dijelu pod naponom ne smije biti manja od 0,08 i ne veća od 5 m/s;

pri mjerenju protoka vode u blizini mosta, dio hidrauličkog mjerača treba da se nalazi iznad, a u slučaju čestih nagomilavanja leda i proloma šume - ispod mosta (na udaljenosti od najmanje 3 - 5 širina kanala u oba slučaja) .

2.4. U svim slučajevima, gdje je to moguće, kako bi se lokacija uskladila sa zahtjevima naselja, moraju se izvesti radovi na racionalizaciji i odvodnjavanju korita rijeke.

2.5. Hidraulička brana bi trebala biti smještena na jednokraku rijeke. Ako je potrebno, dozvoljeno je odrediti hidrauličku kapiju” na mjestu gdje se kanal račva na ogranke i kanale.

3. HIDRAULIČNI VENTILI I NJIHOVA OPREMA

3.1. Lokacija i smjer hidraulične brane

Smatra se da je ovaj zahtjev zadovoljavajuće ispunjen ako su ispunjeni sljedeći uslovi:

za poplavne dionice rijeka - prosječna vrijednost odstupanja smjera toka od normale do hidrauličkog kolosijeka (nagib potoka u planu) na vertikalama velikih brzina ne smije prelaziti ± 10°;

za poplavne dijelove rijeka - prosječni nagib potoka na vertikalama velikih brzina ne bi trebao prelaziti ± 20°. Ako se prosječni pravci toka u glavnom kanalu i na poplavnoj ravnici razilaze za više od 20°, dozvoljeno je podijeliti hidraulička vrata u obliku isprekidane linije, čiji dijelovi odgovaraju uvjetu okomitosti na smjer struje.

3.1.2. U slučajevima kada smjer hidrauličke kapije zadovoljava navedene zahtjeve samo pri određenom punjenju kanala, za ove različite faze vodnog režima moraju biti opremljene hidrauličke kapije koje ispunjavaju uslove iz st.

3.2. Oprema za hidrauličnu kartušu

3.2.1. Hidraulički mjerač mora biti pričvršćen za tlo čeličnim užetom ili hidrometrijskim mostom ili znakovima za navođenje. Nišanske oznake moraju biti jasno vidljive sa rijeke i osigurati maksimalno odstupanje plovila od nišanske linije g = 1° (ugao g formirana linijom hidrauličkog poravnanja i vidnom linijom koja prolazi kroz oznake za poravnanje i hidrometrijsku posudu, i vrh ugla g poklapa se sa položajem vodećeg znaka koji je najbliži reci).

3.2.2. Na lokaciji se postavlja obalni znak (stup, reper, itd.) koji fiksira konstantan početak za brojanje udaljenosti do ivica obale, vertikale mjerenja i brzine, granice mrtvog prostora i zona vrtloga.

3.2.4. Kod koordinacije mjernih vertikala geodetskim metodama, lokacija je dodatno opremljena stanicom za goniometarski instrument.

4. MJERENJE NIVOA VODE

4.1. Kad god se mjeri protok vode na hidrološkoj stanici, mora se izmjeriti odgovarajući nivo vode.

Pravila za izvođenje mjerenja nivoa vode moraju biti u skladu sa zahtjevima GOST 25855-83.

Zapisuje se vrijeme svakog mjerenja nivoa.

4.3. Ako u hidrauličnom rezervoaru postoji dodatni stup (p.), osmatranje nivoa treba izvršiti na oba stupa: glavnom i dopunskom.

5. KOORDINACIJA MJERENJA I VERTIKALA BRZINE U HIDRAULIČKOM PROJEKTU

5.1. Načini koordinacije vertikala

5.1.1. Položaj mjernih i brzinskih vertikala u hidrauličnom rezervoaru određen je udaljenosti od trajnog početka.

5.1.2. Kod hidrauličkih kapija opremljenih čamcem, trajektom ili kolijevkom sa trajno okačenim užetom za označavanje ili hidrometrijskim mostom potrebno je osigurati položaj vertikala u skladu sa tačkom .

5.1.3. Ako postoji jak ledeni pokrivač, položaj vertikala treba odrediti pokretom teodolita po ledu ili mjernom trakom.

5.1.4. Na plovnim rijekama ili sa širinom dionice većom od 300 m, položaj vertikala treba odrediti zarezivanjem teodolita ili kipregela od obale.

U nekim slučajevima (na primjer, u močvarnim ili širokim poplavnim nizinama, itd.), Dopuštena je upotreba kosih ili lepezastih dijelova za osiguranje radnih vertikala.

5.2. Preciznost koordinacije mjernih vertikala u hidrauličkom rezervoaru

5.2.1. Relativna srednja kvadratna greška koordinacije vertikala u hidrauličkom rezervoaru () mora zadovoljiti zahtjev

(5.1)

gdje s to - apsolutna srednja kvadratna greška koordinacije, m;

B- širina rijeke, m.

5.2.2. Prilikom dodjele mjesta za menzularno (teodolitsko) parkiranje potrebno je da ugao formiran smjerom hidrauličkog kanala i nišanske grede a iznosio je najmanje 30°.

5.2.3. Dužina linija na planul(cm) pri fotografisanju vage, mora zadovoljiti uslov

(5.2)

Gdje L- dužina linije na tlu, m.

5.2.4. Apsolutna greška u koordinaciji s to , uzrokovano odstupanjem plovila od hidrauličke stanice ( D X, m), određena je zavisnošću

(5.3)

gdje je D X Wed - prosječno odstupanje plovila od hidrauličke stanice, m (tabela);

a k.č - prosječna vrijednost ugla kojeg formiraju nišanski snop i smjer hidrauličkog ventila.

Vrijednost odstupanja plovila na svakoj vertikali određena je razmakom između vodećih oznakal c i pomicanje plovila od najbliže oznakeL c . Dozvoljena udaljenost između vodećih znakova određena je ovisnošću D X Wed from l sa i L c u tabeli .

Tabela 1

L s, km

h- vertikalna dubina, m; at D X d = h. (5.5) 6. MJERENJE DUBINA I PRORAČUN POVRŠINE PRETIKA IZMEĐU VERTIKALA BRZINE 6.1. Zahtjevi za preciznost mjerenja dubine 6.1.1. Mjerenja dubine se moraju izvršiti duž hidrometrijske linije poravnanja u skladu sa zahtjevima iz st. 6.1.2.. Merni instrumenti moraju obezbediti određivanje dubine u tački sa instrumentalnom greškom ne većom od 2%. Ovaj zahtjev mora ispuniti postojeće i novorazvijene alate za mjerenje dubine. hidrometrijski štap ili oznaku treba koristiti u svim slučajevima kada najveća dubina u meti ne prelazi dužinu instrumenta, a uvjeti mjerenja omogućavaju da se štap čvrsto fiksira na vertikalu i uzme dubinu (ako ovi zahtjevi nisu ispunjeno, potrebno je koristiti mjerno uže sa hidrometrijskim utegom ili eho sondom); na svakoj mjernoj vertikali, plovilo mora biti usidreno ili fiksirano na križanju kablova; pri radu u kanalima s muljevitim dnom treba koristiti oznake i šipke, opremljene okruglim ležištem promjera 12 - 15 cm, koji sprečava njihovo potapanje u mulj; Prilikom mjerenja štapom na rijekama sa čvrstim kamenitim dnom treba koristiti štap bez vrha u obliku konusa.

Težina tereta, kg

Tabela 3 Ugao odstupanja užeta od vertikale, stepeni 6.1.6. Na plitkim planinskim rijekama dubinu treba odrediti kao razliku udaljenosti do dna i površine vode, mjerenu štapom ili oznakom sa užeta prevučenog preko rijeke, mostova itd. 6.1.7. Kada se voda približi štapu, potrebno je koristiti metalni klizač koji se slobodno kreće duž štapa sa strelicom koja pokazuje površinu vode izvan područja udara. 6.2. Mjerenje dubine na hidrauličkom mjeraču pri mjerenju protoka vode 6.2.1. Da bi se odredila površina poprečnog presjeka vode, vrše se mjerenja dubineF i njegove pregrade f V . Ako je kanal stabilan, dozvoljeno je koristiti rezultate prethodnih mjerenja i ne provoditi ih svaki put kada se mjeri protok vode. Stabilnost kanala procjenjuje se na osnovu analize kombinovanih profila poprečnog presjeka strujanja duž hidrauličkog kanala, kao i na osnovu raspršenosti empirijskih spojnih tačaka.F(N) - zavisnost površine poprečnog presjeka vode od nivoa vode. vertikalne deformacije kanala su izražene, ali pri mjerenju protoka vode ne prelaze dozvoljenu srednju kvadratnu grešku mjerenja dubine; kanal je stabilan, bez leda, ali se mjerenja protoka vrše sporadično (jednom ili dva puta tokom karakteristične faze hidrološkog režima). 6.2.4. Mjerenje dubine treba izvršiti sa svakim dvoprolaznim mjerenjem protoka vode ako: vertikalne deformacije kanala tokom merenja protoka prelaze dozvoljenu srednju kvadratnu grešku merenja dubine; protok vode se mjeri manje od tri puta po fazi sadržaja vode, a bljuzgavica i led u unutrašnjosti su zabilježeni u živom dijelu; Kanal na mjestu mjerenja je neravan, sastavljen od gromada ili sa izdancima stenske stijene. 6.2.5. U slučajevima kada je teško izvršiti mjerenja na poplavnoj ravnici, dubine u poplavnom dijelu hidrauličkog mjerača treba odrediti iz profila dobijenog instrumentalnim snimanjem tokom perioda niske vode, uzimajući u obzir stvarni vodostaj. 6.2.6. U prve dvije do tri godine rada hidrološkog stupa mjerenja dubine treba izvršiti u dva koraka za svako mjerenje protoka vode kako bi se opravdala naknadna mjerenja u skladu sa stavovima. , . 6.3. Broj mjernih vertikala 6.3.1. Broj mjernih vertikala (ili zareza lokacije hidrometrijskog plovila pri mjerenju pomoću eho sonde) treba dodijeliti ovisno o obliku profila vodenog presjeka, na osnovu zahtjeva: relativne srednje kvadratne greške u mjerenje površine poprečnog presjeka ne smije prelaziti 2%. 6.3.2. U glavnim kanalima nizijskih i poluplaninskih rijeka postoji minimalni broj mjernih vertikalan h(min) treba propisati u skladu sa tabelom. ovisno o parametru oblika kanala. Tabela 4 6.3.3. Ako je distribucija dubina po širini toka neujednačena, potrebno je dodijeliti dodatne mjerne vertikale u hidrauličkom kanalu na svim dionicama preloma dna. 6.4. Položaj mjernih vertikala 6.4.1. U glavnim kanalima mjerne vertikale treba postaviti ravnomjerno po širini rijeke i dodatno na skretnicama poprečnog profila. 6.4.2. Na rijekama sa nestabilnim koritima u zoni maksimalnih dubina, broj mjernih vertikala treba povećati za 1,5 puta. 6.5. Proračun radne dubine po vertikali 6.5.1. Radnu dubinu na vertikalama treba izračunati prema postojećem poprečnom profilu, uzimajući u obzir sečenje nivoa ako postoji neslaganje između nivoa prilikom mjerenja i mjerenja protoka vode. Prilikom mjerenja protoka vode koriste se podaci preliminarnih mjerenja. 6.5.2. Prilikom mjerenja dubine u dva takta, radna dubina na vertikalama se računa kao aritmetička sredina dva mjerenja. 6.5.4. Kao radne dubine potrebno je uzeti dubine sa isključenim sistematskim odstupanjem u skladu sa st. i . 6.6. Proračun površine poprečnog presjeka vode potoka 6.6.1. Područja vodnih dionicafsmora se izračunati prema sljedećim formulama: (6.2) Gdje gospođa- broj mernih vertikala us-m odjeljak odjeljka; h i- radna dubina nai th vertikala, m; b i, i +1 - udaljenost izmeđui-th i ( i+ 1)-ta mjerna vertikala. 6.6.2. Površina poprečnog presjeka vode treba odrediti formulom (6.3) Gdje N- broj odjeljaka dijela za protok vode. 6.6.3. Ako u vodnom dijelu postoje zone mrtvog prostora, brzina protoka vode se izračunava na osnovu živog poprečnog presjeka protokaF (6.4) Gdje - područja između vertikala velike brzine koje ograničavaju mrtvi prostor toka. 7. MJERENJE I PRORAČUN PROSJEČNE BRZINE STRUJA NA VERTIKALI 7.1. Dodjela broja i položaja vertikala brzine za glavne i detaljne metode mjerenja protoka vode 7.1.1. Broj vertikala velike brzine u trasiNvtreba da bude od 8 do 15, u zavisnosti od karakteristika polja brzine strujanja. Sa unimodalnim planom površinskih brzinaNv= 8 - 10; sa multimodalnim oblikom dijagrama brzinaNv= 12 - 15. Za posebno precizna mjerenja u stacionarnom stanju, broj vertikala brzine se može povećati. u glavnom dijelu toka, vertikale velike brzine moraju biti dodijeljene na način da dionice otvorenog dijela, ograničene susjednim brzim vertikalama, prolaze iste parcijalne brzine protokaqspuni protokQ, komponente qs ≈ Q/ N. (7.1) S multimodalnom prirodom distribucije površinskih brzina po širini rijeke, dodijeljene su dodatne vertikale brzine u karakterističnim točkama planiranog dijagrama brzina: vertikale velike brzine se dodeljuju samo unutar čistog poprečnog preseka toka. Granice mrtvih prostora moraju se utvrditi prije ili tokom mjerenja brzina lansiranjem površinskih plovaka ili na osnovu rezultata izviđačkih mjerenja brzina okretnom pločom; obalne vertikale, kao i vertikale koje graniče s mrtvim prostorom vodnog dijela, određuju se na takvoj udaljenosti od obala ili mrtvog prostora da djelomični protok vode u rubnom odjeljku ne prelazi 30% djelomičnog protoka glavne zone dionice uživo; na poplavnoj ravnici, vertikale brzine treba zadati na karakterističnim tačkama poprečnog profila. U depresijama poplavne ravnice, gdje se formiraju izolirani potoci koji omogućavaju djelomični protokqs > 0,1 Q, potrebno je zadati najmanje tri vertikale brzine. 7.2. Metode tačaka za mjerenje prosječne vertikalne brzine strujanja 7.2.1. Brzine struje se mjere na vertikalama velike brzine pomoću hidrometrijskih mjerača koji su u skladu sa GOST 15126-80. 7.2.2. Broj mjernih tačaka i njihova relativna dubina ispod površine vode (leda) dodjeljuje se u zavisnosti od načina mjerenja protoka vode, načina pričvršćivanja hidrometra u protok, stanja kanala i omjera dubine na vertikala velike brzinehi prečnik lopatice rotoraDu skladu sa tabelom. . Tabela 5 v = q/ h, (7.11) Gdje q- elementarni protok, m 2 /s, što je površina dijagrama brzina na skali crteža, dobijena kao rezultat planimetrije. 7.5.3. Pri radu s okretnom pločom na ovjesu užeta u uvjetima kosine, karakteriziranih prosječnim kutom otklona a smjer mlaza na vertikali od normale do hidrauličkog ventila, prosječna brzina na vertikali mora se odrediti po formuli 7.6.1. Prilikom izvođenja integracijskih mjerenja vertikalne brzine potrebno je održavati sljedeći odnos između brzine kretanja okretnog stolawi uzdužna brzina strujanjav, u zavisnosti od dozvoljene greške integracije δ d: δ d (%) w/v 0,12 0,16 0,24 0,30 0,44. 7.6.2. Uzdužna komponenta prosječne brzine strujanja na vertikali velike brzine utvrđuje se korištenjem kalibracionog grafikona okretnog stola prema brzini rotacije lopatičnog propelera, definiranom kao količnik dijeljenja ukupnog broja okretaja propelera tokom vremena integracije sa vrijeme integracije. 7.6.3. Prilikom integracionog mjerenja brzine na vertikali, srednja vrijednost brzine se izračunava po formuli (), dok se vrijednost srednjeg ugla nagiba na vertikali uzima prema podacima posebnih osmatranja u skladu sa stav. 7.6.4. Da bi se eliminisala sistematska pozitivna greška u integraciji prosječne brzine na vertikali, uzrokovana nepotpunim osvjetljenjem pridonje zone toka, u izmjerenu vrijednost brzine treba uvesti faktor korekcije.Kh. A 0,30 0,20 0,15 0,10 0,05 Kh 0,90 0,93 0,95 0,97 0,98, Gdje A- relativna minimalna udaljenost ose centrifuge od dna toka (u dijelovima dubine). 8. OBRADA REZULTATA MJERENJA I PRORAČUN POTROŠNJE VODE 8.1. Proračun protoka vode na osnovu linearnog determinističkog modela sa osnovnom ili detaljnom metodom mjerenja 8.1.1. U skladu sa linearno determinističkim modelom (u daljem tekstu LD model), protok vode se izračunava po formuli (8.1) Gdje f i- površina sekcija strujnog toka,i = 1 ... P. Proračun prosječne vertikalne brzinev imora se izvršiti u skladu sa st. i . Postupak za izračunavanje površina poprečnih presjeka toka je dat u odjeljku. . 8.1.2. OddsK i I K n za brzine v i I vnna obalnim vertikalama velike brzine u nedostatku mrtvog prostora uzimaju se jednakima: 0,7 - sa ravnom obalom sa nultom dubinom na ivici; blizu granice nakupljanja nepomične bljuzgavice; 0,8 - sa prirodnom strmom obalom ili neravnim zidom (šljunak, grubi kamen); 0,9 - sa glatkim betonskim ili potpuno obloženim zidom, kao i sa vodom koja teče preko leda. Ako postoji mrtvi prostor u obalnom pojasu, koeficijentiK 1 i K njednake su 0,5, respektivno. 8.1.3. LD model se može koristiti prilikom izračunavanja protoka vode za broj vertikala velike brzineNv, koji ispunjava uslove iz st. 8.2. Proračun protoka vode na osnovu interpolacijsko-hidrauličkog modela sa redukovanom metodom mjerenja 8.2.1. Upotreba skraćene metode mjerenja s naknadnim proračunom protoka vode korištenjem interpolacijsko-hidrauličkog modela je preporučljiva i dopuštena ako se pri smanjenju broja brzih vertikala na tri do pet (za protoke širine poprečnog presjeka više od od 10 m), odstupanja rezultata mjerenja od vrijednosti dobijenih detaljnom metodom su slučajne prirode, a standardna devijacija ne prelazi 5%. 8.2.2. Prema linearnom interpolaciono-hidrauličkom modelu (u daljem tekstu LIG model), protok vode treba izračunati po formuli (8.2) gdje je D s - broj odjeljaka za protok vode; i, j- granični indeksis- th odeljak brzih vertikala; P s- težinski koeficijent jednak 0,7 za obalne dionice i 0,5 za glavni vodni dio; A- hidraulički koeficijent, izračunat po formuli (8.3) Gdje Nv- broj vertikala brzine u živoj sekciji. 8.2.3. U slučaju kada se protočni dio sastoji od izraženih hidraulički izolovanih zona (npr. odvojenih plavnom sredinom), u svakoj od njih je potrebno izračunati protok vode kao za poseban kanal, a ukupan protok u hidrauličnom dijelu određuje se zbrajanjem ovih vrijednosti. 8.2.4. Obalne vertikale velike brzine (ili dionice najbliže granici zasebnih zona) trebale bi se nalaziti na udaljenosti ne većoj od 0,3b kod rubova (ili granica izolovanih zona), gdjeb k- širina odgovarajuće hidraulički opravdane zone živog dijela. 8.3. Grafička metoda za proračun potrošnje vode 8.3.1. Preporučljivo je koristiti grafičku metodu u slučaju složene raspodjele brzina po dubini i širini toka, obezbjeđujući dovoljno veliki broj (najmanje pet) tačaka za mjerenje brzina toka na vertikali i broja vertikala u struji. odjeljakNv³ 8. 8.3.2. Potrošnja vode se izračunava sljedećim redoslijedom: na milimetarskom papiru se crta profil poprečnog presjeka prema izračunatom vodostaju i dubinama koje su mu date, s primijenjenim vertikalama brzine; Crtaju se dijagrami raspodjele brzine protoka duž vertikale i određuju se prosječne brzine na vertikalama planimetriziranjem površina dijagrama koji izražavaju elementarnu brzinu protoka vode na vertikalama velike brzine (vidi paragraf); glatki dijagram raspodjele prosječnih brzina po vertikali duž širine toka primjenjuje se na profil otvorenog dijelav (V); na osnovu dijagrama v (V) i dubinskog profila konstruiše se dijagram raspodjele po širini toka elementarnog toka vode.q(V); protok vode se određuje kao površina dijagramaq(V). 8.3.3. Skala slike dijagrama raspodjele brzina, dubina i specifičnih protoka treba odabrati tako da se svi elementi protoka vode, izračunati grafički, stave na list papira od 407 mm.´ 288 ili 407 ´ 576 mm. Najprikladnije skale slike su: za dijagrame brzina: vertikalno - 1 cm 0,5 m; horizontalno - 1 cm 0,2 m/s; za dubinski profil: okomito - 1 cm 0,5 m; horizontalno - 1 cm 2, 5, 10, 20 m; za elementarnu krivu protoka: vertikalno - 1 cm 1 m 2 / s 8.4. Proračun nivoa koji odgovara izmjerenom protoku vode 8.4.1. Za crtanje krivulje protokaQ(N) izmjereni protok vodeQmora odgovarati nivou N, pri kojoj je brzina protokaQ izmjereno: (8.4) Gdje Hs- nivo vode koji odgovara djelimičnom protokuqs, dobijeno interpolacijom između posmatranih vrednosti nivoa (vidi paragraf). 8.4.2. Ako relativna promjena nivoa tokom mjerenja protoka vode ne prelazi 2% prosječne dubine presjeka, primjenjuje se pojednostavljena formula (8.5) Gdje H n i H To - vodostaji u početnom i završnom periodu mjerenja. 8.4.3. Izračunati nivo utvrđen za dopunsko mjesto dovodi se na nivo na glavnom mjestu povezivanjem odgovarajućih nivoa. 8.5. Operativna kontrola tačnosti mjerenja 8.5.1. Praćenje tačnosti mjerenja treba vršiti direktno na hidrauličnoj stanici prilikom mjerenja. Sumnjive vrijednosti elemenata protoka vode (dubina, brzina, udaljenost, nivo) se pojašnjavaju i ispravljaju ili potvrđuju ponovljenim mjerenjima. 8.5.2. Sa stabilnim (nedvosmislenim) odnosom između protoka i nivoa, protok vode se mjeri kako bi se kontrolirala stabilnost dugoročne krivulje protokaQ(H). Zauzvrat, ova kriva se koristi za operativnu kontrolu tačnosti mjerenja i identifikaciju grešaka posmatranja na osnovu kriterijskog omjera Gdje S Q- relativna, ukupna greška mjerenja; δ d - dozvoljena greška. 9.1.3. Navedeni problem optimizacije spada u klasu netačnih, jer dozvoljava dvosmislenost rješenja, tj. nejedinstvenost izbora optimalnog vektora karakteristika detalja. U praksi je dovoljno zaustaviti se na bilo kojem vektoru (Ns, ns, N m), zadovoljavajući uslov () i obezbjeđujući dovoljnu pogodnost i sigurnost, zadovoljavajući intenzitet rada i energetski intenzitet procesa mjerenja protoka vode. 9.1.6. Za praktične proračune, dozvoljeno je procijeniti komponente i na osnovu grafičkih ovisnosti o đavolu. i . Ovisnost relativne slučajne srednje kvadratne greške u mjerenju površine stambenog odjeljka o broju mjernih vertikala i parametru oblika presjeka ns- broj mernih vertikala u odjeljku; j - parametar oblika presjeka Sranje. 1 Ovisnost relativne slučajne korijenske srednje kvadratne greške u mjerenju prosječne brzine u kupeu sa Karmanovog brojaKai prosječan broj bodovaN mvertikalna mjerenja brzine Sranje. 2 9.2. Optimiziranje trajanja mjerenja 9.2.1. Trajanje procesa mjerenjaT I je jedan od odlučujućih faktora za tačnost mjerenja protoka: sa opadanjemT I greška se povećava zbog nedovoljnog usrednjavanja pulsiranja brzine; sa povećanjemT I greška se povećava zbog „presijecanja“ vrhova i padova sadržaja vode tokom prolaska talasa ispuštanja i poplava. TrajanjeT I mora biti u dometu T min £ T i £ T max , (9.5) Gdje T min I T max - minimalno i maksimalno dozvoljeno trajanje mjernog procesa. Vrijeme T min se određuje iz zavisnosti (), iT max - prema formuli (9.6) Gdje T P - period fluktuacije talasa ispuštanja (poplava), sati ili dani; j - faza perioda oscilovanja, koja predstavlja sredinu vremenskog intervala merenjaT And ; 0 £ j £ 2 p ; A- relativna amplituda talasa oslobađanja (9.7) Gdje Q max i Q With - maksimalni i prosječni protok vode tokom perioda ispuštanja, respektivno. 10. ZAHTJEVI ZA KVALIFIKACIJE IZVOĐAČA RADOVA I SIGURNOST NA RADU 10.1. Zahtjevi za kvalifikaciju izvođača 10.1.1. Kvalifikacije posmatrača moraju odgovarati uslovima, sredstvima i metodama mjerenja. Na malim rijekama, u uslovima malog toka i male dubine toka, kada su dozvoljena osmatranja u gazi, a od tehničkih sredstava se koriste samo okretna ploča i hidrometrijski štap, kao iu drugim slučajevima, dozvoljeno je uključiti tehničko osoblje sa osposobljenost hidrometeorološkog posmatrača, posebno obučenog i upućenog, za mjerenje protoka vode u pogledu karakteristika mjerenja na datoj dionici. 10.1.2. U slučajevima kada se koriste složenija tehnička sredstva (npr. daljinske instalacije, razni tipovi brodskih sistema, ehosonde, itd.), kao i u periodima povećane opasnosti od osmatranja sa visokim sadržajem vode u potoku, značajnim dubinama i trenutne brzine, a uz nestabilnost korita, značajnu kosinu toka i druge faktore koji otežavaju mjerenja, u rad treba uključiti izvođače sa kvalifikacijama najmanje hidrološkog tehničara. 10.1.3. Posmatrač mora poznavati princip rada i konstrukciju mjernih instrumenata i znati rukovati njima prilikom obavljanja mjerenja; poznavati režim voda i kanala na mjernom mjestu i uslove za njihovo sprovođenje u različitim fazama režima; biti u stanju da koristi elektronske kalkulatore za obradu protoka vode i rezultate mjerenja. 10.2. Zahtjevi za sigurnost na radu 10.2.1. Samo osobama koje su prošle sigurnosnu obuku dozvoljeno je mjerenje protoka vode u otvorenim kanalima. Rezultati brifinga se bilježe u posebnom dnevniku koji se čuva u hidrološkoj stanici. 10.2.2. Prilikom izvođenja mjerenja protoka vode potrebno je voditi se „Sigurnosnim pravilima za osmatranje i rad na mreži Goskomhidrometa“ (Gidrometeoizdat, 1983). 11. MJERNI INSTRUMENTI I POMOĆNI UREĐAJI 11.1. Prilikom izvođenja mjerenja protoka vode treba koristiti mjerne instalacije, mjerne instrumente i uređaje date u tabeli. . Tabela 7 Naziv izmjerenih fizičkih veličina i parametara Hidrometrijski gramofon: GR-21, GR-99 Prosječna brzina protoka Kipregel Horizontalna udaljenost do nišanske tačke Teodolit Ekscesi Šipka za nivelisanje Prijenosni vodomjerni štap GR-104 Nivo vode Vodomerna šipka sa prigušivačem GR-23 Nivo vode talasa Snjegomjer za led GR-31 Debljina leda Maksimalna šina GR-45 Najviši nivo između perioda posmatranja Hidrometrijska šipka GR-56 Dubina protoka Rekorder nivoa: SUV-M "Valdai", GR-38 Kontinuirano snimanje nivoa vode Štoperica Trajanje mjerenja Instalacija za daljinsko mjerenje protoka vode: GR-70, GR-64M Dubina i brzina toka, udaljenost od trajnog početka Hidrometrijsko vitlo Dubina protoka Mjerna traka Razdaljina Hidrometrijska težina: GGR, PI-1 Dubina protoka Uže za obeležavanje Udaljenost od konstantnog ishodišta Hidrometrijska kolevka Hidrometrijski most Prelazak užeta WITH Y- koeficijent varijacije elemenata (2.1) gdje je s ( Y) - standardna devijacija elementa, - matematičko očekivanje vrijednostiY(X) I Y(t), ξ to - radijus korelacije (str.) (2.2) t to - prosječno vrijeme korelacije (2.3) Gdje R(ξ) I R(t ) - autokorelacijske funkcije zaY(X) I Y(t). Određivanje ξ do i t to zgodno je proizvoditi funkcije koristeći grafoveR(ξ) do R(t ), izračunato pomoću standardnog kompjuterskog softverskog programa za dati uzorak vrijednosti (Y(X)) I ( Y(t)}.

Za različite tehnološke i druge potrebe često je potrebno odrediti protok vode u cijevi i njegovu dinamiku u određenom vremenskom periodu. Za mnoge ciklične procese važno je stalno pratiti protok vode i moderna mjerenja su ovdje neophodna.

CJSC "Ekspertiza komunalnih mreža" proizvodi:

• mjerenje protoka vode i otpadnih voda u tlačnim i slobodnim (gravitacijskim) cjevovodima pomoću prijenosnih ultrazvučnih mjerača protoka (privremena ugradnja vodomjera),
• ocjenjuje tačnost stacionarnih mjerača protoka Kupca. Mjerenja se vrše na cijevima od različitih materijala i prečnika od 50 mm do 2 m.

Precizno određivanje protoka i količine tečnosti neophodno u slučaju komercijalnih nesuglasica i pravnih sporova, za pravilno planiranje rekonstrukcije, izbor pumpnih jedinica i prečnika cevi, hidraulične proračune i modeliranje.

Mjerenje protoka tekućine je važna aktivnost u identifikaciji distribucije protoka i provjeri tačnosti stacionarnih vodomjera. Mjerenje protoka vode i otpadnih voda omogućava vam da odredite stepen korištenja (opterećenja) vodovodne i kanalizacione mreže.

Cijene

Mjerenje protoka vode - od 20.000 rubalja.
Cijene

Oprema

U svom radu koristimo ultrazvučnu opremu visoke preciznosti. Svaki set mjerača protoka ima Certifikat o usklađenosti (Sertifikat o odobrenju tipa mjernih instrumenata) i podvrgava se periodičnoj verifikaciji (potvrđeno relevantnom dokumentacijom). Prije kupovine svi naši mjerači protoka odabrani su na osnovu rezultata poređenja različitih marki opreme, stabilnosti očitavanja čak iu nepovoljnim uvjetima, uklj. na starim cijevima. To nam omogućava da izvršimo tačna mjerenja na postojećim mrežama, odredimo raspodjelu protoka, potrošnju vode pojedinih potrošača, pronađemo izvore gubitaka vode i izvršimo uporedna mjerenja sa postojećim stacionarnim brojilima kako bismo procijenili ispravnost njihovih očitanja.
Za mjerenje protoka vode u mrežama za vodosnabdijevanje i grijanje pod pritiskom koristimo sljedeću opremu:

• Prijenosni ultrazvučni mjerač protoka GE Panametrics PT878 (SAD), 2 kompleta A. Uređaj određuje brzinu i protok tekućine u cjevovodu. Greška mjerenja je unutar 0,5-2%. Vanjski prečnik cjevovoda može biti 50-5000 mm. Svaki komplet je dodatno opremljen mjeračem debljine i raznim pričvršćivačima: na lancima i magnetima.
• ChronoFlo mjerač protoka (Hydreka, Francuska I). Glavna prednost ovog uređaja je njegova dugotrajna punjiva baterija (80 sati sa uključenim LCD ekranom i isključenim pozadinskim osvetljenjem).

Uređaji koji određuju potrošnju vode

Naša kompanija posjeduje modernu ultrazvučnu opremu poznatih proizvođača, koja vam omogućava da precizno odredite protok vode. Ovisno o karakteristikama objekta, naši stručnjaci odabiru optimalnu vrstu uređaja. Instalacija opreme ne zahtijeva demontažu dijela cjevovoda.

Primjer područja inspekcije za otkrivanje skrivenih curenja.

Usluga je neophodna u situacijama

• Određivanje brzine protoka u različitim dijelovima mreže omogućava identifikaciju skrivenih curenja.
• Mjerenje protoka vode i otpadnih voda omogućava vam da odredite opterećenje na cjevovodu i mogućnost povećanja protoka (na primjer, povezivanje novih pretplatnika).
• Mjerenja karakteristika protoka omogućavaju određivanje stvarnih vrijednosti brzine, protoka, punjenja cjevovoda: maksimalne, minimalne, prosječne, akumulirane. Na osnovu rezultata merenja generišu se tabele i grafikoni
• Koristeći mjerenja na različitim tačkama mreže, možete identificirati nepoznatu vezu.
• U industrijskim poduzećima kontrola potrošnje vode često je važna za usklađenost s tehnološkim procesom, planiranje modernizacije, optimizaciju načina rada i uštedu resursa.

Precizno ćemo utvrditi potrošnju vode i dati mišljenje ako je potrebno da svoj slučaj po ovom pitanju dokažete na sudu.

Prednosti naše kompanije:

• Određivanje potrošnje vode vrši se uz pomoć savremene opreme koja je vrlo precizna.
• Moguće je posjetiti stranicu na dan narudžbe.
• Zagarantovan visok kvalitet rada po razumnim cijenama.
• Po potrebi naši stručnjaci putuju u regije.
• Nakon izvršenih mjerenja, kupcu se dostavlja tehnički zaključak, kao i preporuke za otklanjanje uočenih problema sa mjerenjem protoka vode.

Mjerenje protoka vode hidrometrom

Višetačka (detaljna) metoda omogućava merenje protoka vode duž povećanog broja vertikala brzine (10-15 u odnosu na uobičajeno) sa merenjem brzine na 5-10 tačaka (rotacija: 0,2; 0,6; 0,8; dno - sa slobodnim kanalom; rotacija: 0,2 ;0,4 ;0.6;0.8;dole - kada kanal nije slobodan) na svakoj vertikali. Metoda sa više tačaka daje najprecizniji protok.

Glavni način kada se broj vertikala brzine smanji za 1,5-2 puta u odnosu na detaljnu, a brzine protoka se mjere na 2-3 tačke na svakoj vertikali.

Metoda integracije vertikalno se koristi na dubinama većim od 1 m i brzinama protoka većim od 0,2 m/s. Merenje se vrši pomoću integrisane instalacije GR-101.

Brzi način koristi se za brze promjene nivoa tokom mjerenja protoka vode uz intenzivnu deformaciju kanala, u prisustvu promjenjivog povratnog voda i u drugim nepovoljnim uslovima.

Prečice obezbediti merenje protoka vode prosečnom brzinom na 1-2 reprezentativne vertikale ili jediničnom brzinom u tački 0,2 njene radne dubine.

Mjerenje protoka vode plovcima

Mjerenja s površinskim plovcima. Preciznost mjerenja plovkom je znatno niža od rotacijskih mjerenja. At intenzivan drift leda, kada mjerenje okretaja postaju nemoguće, a pojedinačne ledene plohe služe kao plovci.

Mjerenje protoka vode sa dubokim plovcima i integratorskim plovcima

Plovci ovog tipa se koriste za mjerenje relativno malih brzina struje (do 0,15-0,20 m/s), kada mjerenja spinnera nisu vrlo pouzdana.

Hidraulično mjerenje protoka vode

Koristi se kada nije moguće izmjeriti protok vode drugim metodama. Potrošnja vode se izračunava pomoću formule

Q=VavF, Vav=C RJ,

gdje je R hidraulički radijus; J-uzdužni nagib; C-stop koeficijent ili Chezy koeficijent C=1/nR x-1,5 n na R<1 м;x-1,3 n при R>1m.

Posmatranja nivoa rijeka

Rezultati osmatranja nivoa omogućavaju utvrđivanje zona i trajanja plavljenja pojedinih delova rečne doline, brzine kretanja poplavnog talasa duž reke (u slučaju da „reka ima najmanje dva vodotoka). mjerni stupovi) i izvode zaključke o opštoj prirodi promjena vodotoka rijeke tokom cijele godine u dugoročnom periodu, o najvećim poplavama i sl.

Među ovim takozvanim karakterističnim nivoima, nivoi od najvećeg praktičnog interesa su: 1) najviši godišnji, 2) prolećni ledonos, 3) jesenji ledonos, 4) letnje i jesenje poplave, 5) najniži letnji i zimski.

Protok rijeke - kretanje vode u obliku potoka duž korita rijeke.

Nastaje pod uticajem gravitacije. To je bitan element kruženja vode u prirodi, kroz koji se voda kreće od kopna do okeana ili područja unutrašnje drenaže. Kvantitativna vrijednost oticanja po jedinici vremena naziva se protok vode.

U hidrologiji riječni tok obično označava zapreminu oticanja - zapreminu vode koja prolazi kroz određeni dio u jedinici vremena, najčešće u godini. Kombinira površinsko otjecanje (nastalo kao rezultat padavina i topljenja snijega) i podzemno otjecanje koje stvaraju podzemne vode. Protok rijeke u toku godine objektivan je pokazatelj za određivanje punoće rijeke.

Glavna karakteristika riječnog toka je protok vode.

Sve ostale karakteristike riječnog toka, zapravo, proizlaze iz odgovarajućih tokova vode. Razmotrimo najčešće korištene karakteristike riječnog toka.

Zapremina oticanja W (m 3, km 3) - količina vode koja teče iz slivnog područja u bilo kojem vremenskom intervalu (dan, mjesec, godina, itd.).

Modul otjecanja M (l/s * km 2) ili q [m 3 / s * km 2)] je količina vode koja teče iz jedinice slivnog područja u jedinici vremena.

Sloj oticanja h (mm) - količina vode koja teče iz slivnog područja u bilo kojem vremenskom intervalu, jednaka debljini sloja ravnomjerno raspoređenog po površini ovog slivnog područja.

Koeficijent otjecanja je omjer oticajnog sloja prema količini padavina koje su pale na sliv, uzrokujući pojavu oticanja.

Godišnje otjecanje se izračunava u područjima umjerene klime za hidrološku godinu koja počinje u jesen (1. oktobar ili 1. novembar), kada su rezerve vlage u riječnim slivovima koje se kreću iz godine u godinu male.

Za mjerenje brzine protoka koriste se dvije vrste instrumenata: električni i mehanički. U mnogim mjerenjima struje, kako mehaničkim tako i električnim, senzor brzine struje je impeler koji rotira oko ose, a senzor smjera je magnetni kompas. Svi ovi uređaji zasnovani su na mjerenju broja okretaja radnog kola u određenom vremenskom periodu. To se radi pomoću mehaničkog (Ekman spinner) ili električnog (Robertsov mjerač struje) brojača. Nedavno su se široko koristili rotor Savocius, čiji se okretaji bilježe električnim mjeračem, i gramofon za direktno štampanje Aleksejeva. U Aleksejevom gramofonu, snimanje se vrši na traku pomoću posebnog uređaja kroz određeni broj okreta gramofona.

U praksi limnologa, otporni termometri-termohidrometri koriste se i za određivanje brzine protoka, na osnovu promjena otpora termoparova u zavisnosti od brzine protoka vode koja pere ove senzore. Nedavno su se pojavili poboljšani električni mjerači za snimanje brzine i smjera struje - ACIT.

Da bi se utvrdila priroda odnosa između troškova i nivoa, potrebno je pažljivo provjeriti i analizirati izvorne materijale. To uključuje: 1) tabelu „Izmjereni proticaji vode“ (WW); 2) tabela „Dnevni vodostaji” (DWL); 3) kombinovani profili poprečnog preseka duž hidrometrijske trase; 4) plan lokacije pošte; 5) poprečni profil duž hidrauličkog kanala do visokog vodostaja; 6) tehničko pitanje pošte; 7) literarna i arhivska građa koja karakteriše režim reke na mernoj deonici.

GOST R 51657.2-2000

Grupa P60

DRŽAVNI STANDARD RUSKOG FEDERACIJE

VODOVODNO RAČUNOVODSTVO ZA HIDROMEKLIORATIVNE I VODNOGOSPODARSKE SISTEME

Metode za mjerenje protoka i zapremine vode. Klasifikacija

Merenje protoka vode u hidromelioracionim i vodoprivrednim sistemima.
Metode mjerenja protoka vode. Klasifikacija

OKS 17.120
OKP 43 1100

Datum uvođenja 2001-07-01

Predgovor

1 RAZVIJENO od strane Tehničkog komiteta za standardizaciju TC 317 "Mjerenje protoka fluida u otvorenim vodotocima i kanalima"

UVODI Tehnički komitet za standardizaciju TC 317 „Merenje protoka tečnosti u otvorenim vodotocima i kanalima” i Odeljenje za melioraciju zemljišta i poljoprivredno vodosnabdevanje Ministarstva poljoprivrede Ruske Federacije

2 UVOJENA I STUPLJENA NA SNAGU Rezolucijom Državnog standarda Rusije od 14. decembra 2000. N 355-st.

3 PREDSTAVLJENO PRVI PUT

1 područje upotrebe

1 područje upotrebe

Ovaj standard utvrđuje metode za mjerenje protoka i zapremine vode koja se koristi na mjernim mjestima u sistemima za navodnjavanje i upravljanje vodom.

Ovaj standard se ne primenjuje na metode za merenje protoka, zapremine i količine tečnosti koje se koriste u tehnološke svrhe za opšte industrijske i petrohemijske svrhe.

Ovaj standard se primjenjuje na sve vodoprivredne organizacije različitih ministarstava i odjela koji osiguravaju distribuciju vodnih resursa između potrošača, kao i na projektantske biroe, istraživačke institute, projektne i industrijske organizacije koje razvijaju, testiraju, proizvode i rukovode mjernom opremom za otvorene vodotoke, kanale i poljoprivredne objekte, potisne, polutlačne i beztlačne cjevovode i za pumpne stanice za navodnjavanje i drenažu.

Ovaj standard se mora koristiti zajedno sa GOST 8.439 i GOST 15528.

2 Normativne reference

Ovaj standard koristi reference na sljedeće standarde:

GOST 8.439-81 Državni sistem za osiguranje ujednačenosti mjerenja. Protok vode u tlačnim cjevovodima. Metodologija izvođenja mjerenja metodom površine - brzine

GOST 8.563.1-97 Državni sistem za osiguranje ujednačenosti mjerenja. Mjerenje protoka i količine tekućina i plinova primjenom metode varijabilnog diferencijalnog tlaka. Dijafragme, ISA 1932 mlaznice i Venturi cijevi ugrađene u ispunjene kružne cjevovode. Specifikacije

GOST 8.563.2-97 Državni sistem za osiguranje ujednačenosti mjerenja. Mjerenje protoka i količine tekućina i plinova primjenom metode varijabilnog diferencijalnog tlaka. Metodologija izvođenja mjerenja pomoću uređaja za sužavanje

GOST 8.563.3-97 Državni sistem za osiguranje ujednačenosti mjerenja. Mjerenje protoka i količine tekućina i plinova primjenom metode varijabilnog diferencijalnog tlaka. Procedure i modul proračuna. Softver

GOST 15528-86 Instrumenti za merenje protoka, zapremine ili mase tekuće tečnosti i gasa. Termini i definicije

GOST R 51657.1-2000 Obračun vode za sisteme za navodnjavanje i upravljanje vodom. Termini i definicije

3 Definicije

Ovaj standard koristi termine i definicije u skladu sa GOST R 51657.1.

4 Opće odredbe

4.1 Klasifikacija metoda za mjerenje protoka i zapremine vode je napravljena i za otvorene kanale i za cjevovode, jer općenito, sistemi za navodnjavanje i vodoprivredu transportuju tečnost kako u otvorenim vodotocima i kanalima (GOST 8.439, ,), tako iu cjevovodima sa crpnim stanicama GOST 8.563.1 - GOST 8.563.3.

4.2 Za mjerenje protoka i zapremine vode na vodomjernim mjestima koja se nalaze iu otvorenim kanalima i na cjevovodima, uglavnom se koriste metode koje se međusobno razlikuju u tehničkim implementacijama, koje su objedinjene u Odjeljku 5.

4.3 U svrhu odobravanja vrste mjernih instrumenata koji se koriste za tehničku implementaciju metoda mjerenja protoka i zapremine vode, moraju se izvršiti obavezna ispitivanja.

5 Klasifikacija metoda za mjerenje protoka i zapremina vode

Na osnovu metoda dobijanja rezultata mjerenja se dijele na direktna i indirektna.

5.1 Direktna mjerenja protoka i zapremina vode za otvorene kanale i tlačne cjevovode

Direktna mjerenja se provode pomoću sljedećih metoda:

- volumetrijske, u kojima se koriste gradirani rezervoari ili standardni tečni mjerni instrumenti, rezervni rezervoari prirodnih dijelova kanala ili malih rezervoara;

- masa, u kojoj se koristi posuda postavljena na standardnu ​​vagu, u kojoj se mjeri masa tečnosti u datom vremenskom intervalu.

Direktna mjerenja se po pravilu koriste za dobijanje podataka visoke preciznosti tokom istraživanja i razvoja mjerača protoka, metroloških ispitivanja i kalibracije mjernih instrumenata, kao i u referentnim instalacijama za mjerenje protoka i pri mjerenju tekućina u komercijalne svrhe.

5.2 Indirektna mjerenja protoka i zapremina vode za otvorene vodotoke i kanale

5.2.1 Ovisno o stacionarnoj opremi, indirektna mjerenja se provode pomoću:

- fiksne mjerne stanice u prirodnim stabilnim ili umjetnim neobloženim kanalima i obloženim dijelovima kanala u skladu sa GOST 8.439;

- hidrometrijski objekti i uređaji, uključujući prelivne kanale, pragove, hidrometrijske tacne i posebne hidrometrijske uređaje (priključke, mlaznice);

- stepenovane hidraulične konstrukcije.

5.2.2 Zavisno od parametara koji se mjere, indirektna mjerenja pomoću fiksnih mjernih stanica u stabilnim nelisiranim ili postrojenim dionicama korita rijeka izvode se sljedećim metodama:

- brzina - površina;

- nagib - površina;

- mešanje.

Pri korištenju hidrometrijskih konstrukcija i uređaja koriste se sljedeće metode:

- nivo (pritisak) - brzina protoka;

- razlika u nivou (razlika pritiska) - brzina protoka;

- brzina - potrošnja.

Mjerenja ovih parametara mogu se vršiti na uobičajen način, tj. cjelokupnog prolaznog toka, i to na djelimičan način, na koji se mjeri samo određeni dio protoka.

Pri korištenju gradiranih hidrauličnih konstrukcija koriste se sljedeće metode:

- nivoi (pritisci) - otvaranje regulacionog uređaja - protok;

- razlike u nivou (razlika pritisaka) - vrednost otvaranja regulacionog uređaja - brzina protoka.

Indirektne metode mjerenja koriste se kao glavno sredstvo za određivanje protoka i zapremine vode.

Za odabir potrebne metode mjerenja vode treba koristiti GOST 8.439.

5.3 Indirektne metode za mjerenje protoka u zatvorenim cjevovodima

5.3.1 Ovisno o stacionarnoj opremi, indirektna mjerenja se provode pomoću:

- mjerne dionice ili dionice cjevovoda;

- uređaji za ograničavanje, uključujući dijafragme, mlaznice i Venturi cijevi u skladu sa GOST 8.563.1 - GOST 8.563.3;

- diplomirana hidromehanička oprema.

5.3.2 Ovisno o parametrima koji se mjere, indirektna mjerenja pomoću mjernih dionica ili dionica cjevovoda izvode se sljedećim metodama:

- područje - brzina prema GOST 8.439;

- pad pritiska - površina prema GOST 8.563.1 - GOST 8.563.3;

- mešanje.

Mjerenja parametara se vrše konvencionalnim metodama, tj. za cijeli protok koji prolazi u cijevi, a parcijalnim metodama, tj. za dati dio preusmjerenog (bypass) toka u cjevovodu malog prečnika.

Kada se koriste uređaji za ograničavanje, parametri protoka pritiska se mjere pomoću sljedećih metoda u skladu sa GOST 8.563.1 - GOST 8.563.3:

- brzina - protok:

- razlika pritiska - protok.

Kada se za mjerenja koristi gradirana hidromehanička oprema, koriste se sljedeće metode:

- razlika pritisaka u gornjem i donjem bazenu - vrijednost otvaranja regulacionog uređaja - protok;

- razlika pritisaka između karakterističnih tačaka hidromehaničke opreme - vrednosti otvaranja regulacionog uređaja - brzina protoka.

Najnovije metode mjerenja su približne, jer hidromehanička oprema vremenom mijenja svoje karakteristike.

Indirektne metode mjerenja koriste se kao glavno radno sredstvo za određivanje protoka i zapremine vode.

Definicije navedenih metoda za mjerenje protoka i zapremine vode u protocima pod pritiskom u cjevovodima date su u GOST 8.563.1 - GOST 8.563.3, GOST 15528 i.

DODATAK A (za referencu). Bibliografija

DODATAK A
(informativno)

MI 2406-97 GSI. Protok fluida u otvorenim kanalima vodovodnih i kanalizacionih sistema. Metodologija za izvođenje mjerenja pomoću standardnih pregrada i tacni

Priručnik za hidrometeorološke stanice i postove, broj 6. dio II. Hidrološka osmatranja i rad na malim rijekama. Gidrometeoizdat. L., 1972

Preporuke za upotrebu uređaja za mjerenje protoka na melioracionim crpnim stanicama sa protokom do 6 m/s . VNIIVODGEO Gosstroy SSSR. M., 1986



Tekst dokumenta je verifikovan prema:
službena publikacija
M.: Izdavačka kuća IPK Standards, 2001

UVOD

Protok vode je glavna hidrološka karakteristika rijeke koja je neophodna pri projektovanju bilo koje hidraulične konstrukcije na rijeci: hidroelektrana - za proračun njene snage; sistem za navodnjavanje - znati moguću površinu navodnjavanog zemljišta; vodosnabdijevanje rijeke - da se zna koliko vode se može uzeti iz rijeke itd.

Protok malih vodotoka (potok, izvor, izvor) može se mjeriti direktno, tzv. volumetrijskom metodom. Da biste to učinili, potrebno je začepiti vodotok malom branom, ukloniti iz njega oluk kroz koji bi voda potoka nesmetano tekla u posudu poznate zapremine i drugom rukom izmjeriti koliko sekundi će biti potrebno da se posuda napuni vodom koja teče iz oluka.

Volumetrijsku metodu za mjerenje protoka vode predložio je starogrčki filozof Heron iz Aleksandrije oko 100. godine nove ere. e.

Prvo mjerenje protoka Amazonske vode trajalo je tri dana, a uključivali su ratne brodove brazilske mornarice i, pored brazilskih stručnjaka, četiri hidrološka inženjera iz američke hidrološke službe. Protok Amazone je prvi put izmjeren 1963. godine, samo 463 godine nakon što ga je otkrio V. Pinson. Protok je mjeren ne na ušću, gdje širina rijeke dostiže više kilometara i gotovo ga je nemoguće odrediti, već na suženom dijelu kanala u blizini grada Obidusa, u donjem toku (područje sliva iznosi oko 5 miliona km2). Ovdje je širina Amazona "samo" 2,3 km, prosječna dubina je oko 45 m (maksimalna prelazi 60 m). Prosječni protok vode u ovom gradu ispao je 170 hiljada m3/s, a na ušću rijeke 220 hiljada m3/s, što je otprilike 2 puta više nego što se vjerovalo prije 1963. godine, prema približnim mjerenjima plovcima.

Protok vode najveće rijeke u Evropi, Volge, prvi je odredio u avgustu 1700. godine engleski inženjer John Perry, kojeg je Petar I pozvao da radi u Rusiji. Brzina struje je mjerena plovcima. Perry je dobio protok blizu stvarnog (prosjek za avgust) - 6360 m3/s.

U Evropi su mjerenja protoka vode najvećih rijeka počela 1800-1810, u Sjevernoj Americi, Aziji i Australiji - sredinom 19. stoljeća, u Africi i Južnoj Americi - tek u prvoj četvrtini 20. stoljeća.

Svrha nastavnog rada je sagledavanje karakteristika instrumenata i metoda za mjerenje protoka vode. Da bismo to uradili, u okviru kursa rešićemo sledeće probleme:

-razmotriti karakteristike instrumenata koji se koriste za mjerenje protoka vode;

Proučimo karakteristike glavnih metoda za mjerenje protoka vode.

Nastavni rad se sastoji od uvoda, dva poglavlja, zaključka i liste literature.

POGLAVLJE 1. KARAKTERISTIKE UREĐAJA KOJI SE KORISTE ZA MJERENJE PROTOKA VODE

vodeno hidrometrijsko polje okretnog stola

1.1 Instrumenti za mjerenje protoka otvorenih tokova

Za mjerenje protoka vode u otvorenim kanalima i potocima koriste se hidrometrijski paneli, Venturi kanali, mjerne brane, hidrometrijske okretne ploče i drugi mjerni uređaji i metode.

Potreba za mjerenjem protoka otvorenih tokova javlja se pri ispitivanju hidrauličnih turbina i moćnih pumpi, pri određivanju protoka rijeka i objekata za navodnjavanje itd. U svim ovim slučajevima imamo posla sa ogromnim proticajima vode.

Za neke slučajeve vodosnabdijevanja kroz otvorene kanale, kao i pri ispitivanju hidrauličnih turbina i praćenju njihovog rada, rasprostranjena je metoda mjerenja protoka vode pomoću hidrometrijskog štita. Ova metoda je jednostavna za implementaciju i daje dobre rezultate ako građevinski radovi uključuju izdvajanje posebnog mjernog dijela kanala s glatkim zidovima i dnom i posebnim uređajima za pričvršćivanje i pomicanje štita. Ova metoda mjerenja sastoji se od sljedećeg (Slika 1.1, Hidrometrijski štit).

Rice. 1.1 Hidrometrijski štit

Lagana pregrada izrađena prema profilu kanala postavljena je okomito na kolica koja se mogu kretati duž vodilica. U početnom položaju, pregrada se podiže i učvršćuje bravom u podignutom položaju. Prije početka mjerenja, perimetar se spušta u tok i pod utjecajem pritiska vode pomiče se nizvodno brzinom toka.

U kontrolnoj sekciji AB dužine L snima se štoperica; za to vrijeme particija će opisati volumen jednak proizvodu površine poprečnog presjeka toka F i dužine kontrolnog dijela.

Pregrade sa vertikalnim pragom sa oštrim gornjim rubom imaju pouzdane vrijednosti koeficijenta a sa ispravnim (bez padanja uz zid praga) otjecanjem kroz branu. To se može osigurati dovodom zraka ispod struje koja pada.

Osim pravokutnog, prag može imati i trapezoidne i trouglaste oblike.

Za ispravno određivanje protoka pomoću mjernih pregrada moraju biti ispunjeni određeni zahtjevi. Glavni su sljedeći:

) Prije nego što se tok približi brani i kada protiče kroz branu, mora se osigurati ujednačenost toka.

) Na kraju kontrolnog dijela štit se drži graničnikom, a donji dio pregrade se oslobađa i drži u nagnutom položaju strujanjem.

Drugi način mjerenja protoka otvorenih potoka je metoda mjerenja pomoću mjernih brana. Ova metoda se koristi u izgradnji brana i drugih sličnih hidrauličnih objekata.

Uređaj za drenažu je prikazan na slici 1.2

Sl.1.2 Uređaj za drenažu

Ispred preliva se pravi ravan kanal sa glatkim dnom i zidovima, koji moraju biti okomiti i paralelni kako ispred preliva tako i iza njega.

) Stabilnost protoka koji pada sa praga postiže se, kao što je gore navedeno, dovođenjem vazduha ispod struje koja pada. Dobar pristup vazduha ispod toka je moguć pod uslovom da se prag preliva nalazi dovoljno visoko iznad nivoa vode iza preliva.

) Prag preljeva na strani prilaza vodi mora imati glatku površinu i dovoljno oštru i pravougaonu ivicu, koja pored toga mora biti horizontalna i ravna.

Slika 1.3

U nekim slučajevima, za mjerenje brzine protoka otvorenih tokova, koristi se (slika 1.3), što je u principu slično mlaznici ili Venturi cijevi s jedinom razlikom što se mijenja poprečni presjek protoka u mjernom dijelu kanala. sa promjenom protoka, dok poprečni presjek protoka u zatvorenom cjevovodu ostaje konstantan bez obzira na protok.

Kao iu slučaju restriktivnih uređaja, zajedničkim rješavanjem Bernoullijevih jednačina i kontinuiteta mlaza, može se dobiti odnos između brzine protoka i pada tlaka u sekcijama.

Treba napomenuti da je gubitak tlaka u Venturi kanalu manji nego kod mjernih brana, tako da se Venturi kanal može šire koristiti. Osim toga, cijeli poprečni presjek protoka prolazi kroz Venturi kanal, što omogućava mjerenje protoka kontaminirane vode.

Razmatrane metode mjerenja protoka zahtijevaju posebne, ponekad skupe konstrukcije, što nije uvijek moguće, posebno kod velikih poprečnih presjeka kanala i rijeka. U ovom slučaju se široko koristi metoda mjerenja protoka po prosječnoj brzini strujanja u određenom dijelu. U tu svrhu se široko koriste hidrometrijski mjerači (slika 1.4).

Slika 1.4 Hidrometrijske okretne ploče

Kada je uronjen u mlaz vode, okretna ploča se rotira brzinom proporcionalnom brzini protoka na mjestu mjerenja.

1.2 Brodski automatizovani kompleks “Svor”

Dizajniran za brzo određivanje protoka vode srednjih i velikih rijeka. Princip njegovog rada je da odredi brzinu protoka vode iz trenutne brzine mjerene u površinskom sloju vode dok se plovilo kreće duž hidrauličkog kanala, ugla između smjera vektora brzine i linije kanala i dubine kanala. kanal. Obrada rezultata mjerenja i proračun protoka vode, uzimajući u obzir koeficijent prijelaza s površinske na prosječnu trenutnu brzinu, vrši se automatski dok se plovilo kreće. Vrijednosti protoka (m3/s) se snimaju na digitalnom displeju.

Kompleks Svor se može koristiti na malim plovilima (čamci, motorni čamci) sa nemagnetnim trupom. Sastoji se od podupirača 1 za spuštanje instrumenata u tok, hidrofonske eho sonde 3 za mjerenje dubine kanala, mjerača brzine 4 sa hidrovalom 2, indukcijskog senzora 5 za mjerenje ugla između smjera toka i ciljnu liniju, opremu koja uključuje jedinicu za snimanje dubine 6, jedinicu za proračun protoka 7 i digitalni indikator protoka 8, set priključnih kablova.

Rice. 1.5 Glavne komponente kompleksa Svor

Oprema se napaja iz 27 V DC izvora.

Opseg mjerenja dubine 0,5-20 m, brzina 0,5-3,0 m/s; Greška mjerenja protoka 5%.

Ovu metodu karakteriše visok stepen automatizacije procesa merenja i brzina hidrometrijskog rada, što joj daje posebnu praktičnu vrednost prilikom naglih porasta i opadanja vodostaja.

1.3 Hidrometrijska brojila

Postoji mnogo dizajnerskih varijanti gramofona. Glavna karakteristika gramofona je lokacija osi rotacije lopatica: s horizontalnom ili vertikalnom osom rotacije. Najviše se koriste gramofoni sa horizontalnom osom GR-21M, GR-55 itd.

Hidrometrijski okretni sto GR-21M (slika 1.6) sastoji se od sljedećih glavnih dijelova: karoserije 14, repne jedinice (stabilizatora) 13, donjeg stroja sa kontaktnim mehanizmom i lopatičnog propelera 3, kao i signalnog uređaja.

Slika 1.6 Dizajn hidrometrijskog okretnog stola GR-21M

Kućište 14 služi za spajanje dijelova gramofona, pričvršćivanje na šipku ili zakretni element 10 i spajanje signalnog kruga. Kućište u prednjem dijelu ima šupljinu u koju je umetnuta osovina sklopljene šasije 5 i u njoj pričvršćena vijkom 6. Za povezivanje signala služe dva terminala 8 (izolovan) i 9 (povezan sa kućištem). žice kola. U stražnjem dijelu karoserije nalazi se čaura za pričvršćivanje okretne ploče na šipku ili okretni ovjes (u slučaju rada sa sajlom) sa steznim vijcima 11. Stabilizator 13 je pričvršćen na stražnji dio karoserije pomoću vijak 12, koji služi za uspostavljanje ose okretnice duž toka. Na bočnoj strani čahure nalazi se oblikovani utor sa pokazivačem za očitavanje položaja ose okretnog postolja na šipki.

Hodnji deo okretnog stola sastoji se od fiksne ose 5 sa kontaktnim mehanizmom (pužni zupčanik, kontaktni klin, opruga, vijak i elektroprovodljiva šipka koja spaja kontaktnu oprugu sa utičnicom 7), dva ugaona kontaktna ležaja 2, unutrašnji odstojnik čaura 16, vanjska čaura 15 i aksijalna matica 1. Hodnji dio ulazi u cilindričnu šupljinu lopatice 3 i u njoj je pričvršćen steznom spojnicom 4.

Signalni uređaj, koji se sastoji od terminalne ploče, zvona (sijalice), prekidača i signalnih žica, služi za pretvaranje električnog impulsa u audio (svjetlosni) signal. Električno kolo se napaja iz izvora od 3 V DC.

Princip rada hidrometrijskih okretnih ploča temelji se na prirodnom odnosu između brzine rotacije lopatica rotora okretnice i brzine nadolazećeg toka. Zajedno sa oštricom se okreće rukav, koji prenosi rotaciju oštrice na pužni zupčanik. Mehanizam za kontakt sa zupčanikom zaokružuje električni signalni krug pri svakom punom obrtaju pužnog zupčanika, što odgovara 20 obrtaja lopatice zupčanika. U trenutku zatvaranja strujnog kruga treperi lampica ili zvoni, što omogućava snimanje broja okretaja propelera okretne ploče. Pomoću štoperice određuje se vrijeme od početka rada gramofona (signala) do svakog sljedećeg signala. Brojenjem ukupnog broja okretaja lopatice okretnog stola i njihovim dijeljenjem s vremenom rada, određuje se brzina rotacije lopatice rotora (broj okretaja u sekundi).

Za prelazak sa brzine rotacije lopatice okretnog stola n na brzinu protoka vode ui, koristi se kalibracijska kriva - graf odnosa između brzine protoka i broja okretaja vijka lopatice u sekundi: u = f(n ), službeni dokument za svaki hidrometrijski gramofon koji je kalibriran u posebnom bazenu za kalibraciju.

Spiner GR-21M je opremljen sa dva lopatica propelera: propeler br. 1 (glavna) komponenta, prečnika 120 mm sa geometrijskim nagibom od 200 mm, koristi se pri radu sa granom, pri brzinama protoka do 2 m/ s, i propeler br. 2, nekomponentni, prečnika 120 mm sa geometrijskim korakom od 500 mm, koji se koristi pri radu sa kablom pri brzinama protoka većim od 2 m/s.

Niske brzine protoka ne uzrokuju rotaciju propelera s lopaticom. Najmanja brzina u0, pri kojoj je sila strujanja na lopatičnom propeleru jednaka vrijednosti otpora, a propeler s lopaticom rotira neravnomjerno, naziva se početna brzina okretne ploče. Za spiner GR-21M početna brzina je 0,04 m/s, a maksimalna brzina je 5 m/s.

Hidrometrijski okretni sto GR-55 je male veličine i razlikuje se od GR-21M po veličini lopatičnog propelera. Vijak br. 1 prečnika 70 mm sa geometrijskim korakom od 110 mm koristi se pri brzinama protoka od 0,1-2,5 m/s, greška merenja ne prelazi ± 1,5%; Vijak br. 2 prečnika 70 mm sa geometrijskim korakom od 250 mm koristi se pri brzinama protoka od 2-5 m/s (greška ± 1,5%). Pri brzinama manjim od 0,2 m/s, greška mjerenja se povećava na 10%.

Mikro gramofoni. Nedostaci hidrometrijskih okretnih ploča koji su gore opisani uključuju: vijak relativno velikog promjera ima određenu inerciju, što smanjuje njegovu osjetljivost; Prisutnost pužnog zupčanika i konvencionalnih kugličnih ležajeva povećava mehaničku otpornost na rotaciju vijka, što dovodi do njegovog nestabilnog rada i povećanja grešaka mjerenja pri malim strujnim brzinama.

S obzirom na to, mikro-spineri koriste zavrtnje malih promjera (4-40 mm), izrađene od materijala koji su po gustoći bliski vodi; kako bi se smanjio otpor, rotiraju se u ležajevima od ahata ili rubina; kućišta mikrogramofona su znatno manja po veličini i težini; Električno kolo koristi beskontaktno kolo.

Jedan od takvih dizajna je digitalni hidrometrijski mikro-spiner, modernizovani GMTSM-1, razvijen u Centralnom istraživačkom institutu za vodu i vodne resurse, a proizvođača NTK Kompleks (Minsk). Sastoji se od senzora brzine i jedinice za obradu mjernih informacija.

Senzor (slika 1.7) je dizajniran da generiše električne impulse, čija frekvencija karakteriše izmerenu brzinu protoka. Sastoji se od nožnog vijka 4, njegovog držača (tijela) 1, elektrode 3, vijka za podešavanje 2, spojnice 7 za montažu na šipku pomoću vijka 5. Vijak s oštricom 4 je primarni pretvarač brzine protoka vode u električni signal.

Rice. 1.7 Senzor brzine mikro gramofona GMCM-1.

Kada lopatica propelera 4 prođe ispred golog kraja elektrode 3, provodljivost u električnom kolu “elektroda 3 - tijelo držača 1” se mijenja, što dovodi do prekida struje u kolu. Amplituda generiranih impulsa ovisi o veličini razmaka između pola elektrode i kraja lopatice propelera. Optimalna vrijednost zazora od 0,2-0,3 mm se postavlja pomoću vijka za podešavanje 2. Impulsi se preko kabla 6 dovode na ulaz jedinice za obradu mjernih informacija (nije prikazano na slici 1.7). Potonji obuhvata sledeće elektronske jedinice: 1) formiranje impulsa; 2) postavljanje koeficijenata kalibracione jednačine lopatičnog rotora (npr. u = 0,0391 n + 0,0024); generator takta; 4) kontrola i proračuni; 5) račune i dešifrovanje; 6) indikacija. Rezultat mjerenja se prikazuje na displeju u numeričkom obliku u m/s.

Granice mjerenja 0,05-4,0 m/s; greška ± 2,0%. Vrijeme za jedno mjerenje brzine kod upotrebe propelera s lopaticom prečnika 15 mm je 35-45 s, a za propeler od 25 mm - 50-80 s. Mikro gramofon se napaja jednosmjernim naponom od 1,5-9 V, potrošnja struje nije veća od 6 mA.

Gramofon se čuva u kutiji zajedno sa baterijom, alarmnim uređajem, provodnicima i priborom za njegovu njegu.

Za potapanje okretnih ploča u vodu i njihovo postavljanje na tražene točke živog poprečnog presjeka toka koristi se različita instalacijska oprema koja uključuje: šipke, sajle, vitla, utege za balansiranje itd.

Na dubini do 3 m, gramofoni se uranjaju u vodu pomoću potisnih ili visećih šipki, a to su metalne cijevi označene po visini na svakih 5-10 cm. Prve se svojim donjim krajem oslanjaju na tlo, druge se pričvršćuju na fiksni oslonac, na primjer, na mostu.

Na dubinama većim od 3 m, kada je teško raditi sa štapom, gramofoni se spuštaju u vodu pomoću tankih kablova promjera 2-4 mm. Dubina uranjanja gramofona određuje se prema oznakama na kablu ili pomoću posebnog brojača dubine. Na gramofone je pričvršćen uteg od livenog gvožđa ili olova težine od 10 do 80 kg, u zavisnosti od brzine struje.

Kabel je spojen na spiner i teret pomoću posebnog uređaja koji se zove okretnica. Okretne ploče se spuštaju i podižu pomoću ručnog vitla.

Uz svaki gramofon mora uvijek biti potvrda o kalibraciji koja označava: tip i broj gramofona; datum posljednje kalibracije; organizacija koja je izvršila kalibraciju; kalibracioni grafikon ili jednačina kalibracione krive.

Gramofoni su precizni instrumenti koji zahtijevaju pažljivo rukovanje i negu. Prije sastavljanja gramofona potrebno je pažljivo provjeriti stanje njegovih dijelova, obraćajući posebnu pažnju na stanje vijka, osovine uređaja, ležajeva, kontaktnog uređaja i električnih instalacija. Nakon rada, gramofon se rastavlja na glavne dijelove, koji se čiste, peru benzinom i brišu prvo suhom, a zatim krpom lagano navlaženom uljem.

Prilikom rada zimi, gramofon se može prekriti ledom, koji se ne može ukloniti udarcima ili struganjem. Da biste uklonili led, gramofon treba uroniti u toplu vodu. Tokom transporta, gramofon mora biti zaštićen od udaraca.

POGLAVLJE 2. KARAKTERISTIKE OSNOVNIH METODA ZA MJERENJE PROTOKA VODE

2.1 Mjerenje protoka vode hidrometrom

Metoda sa više tačaka (detaljna) podrazumeva merenje protoka vode duž povećanog broja vertikala brzine (10-15 u odnosu na uobičajeno) sa merenjem brzine na 5-10 tačaka (površina; 0,2; 0,6; 0,8; dno - sa slobodnim kanal; površina .;0.2;0.4;0.6;0.8;donja - kada kanal nije slobodan) na svakoj vertikali. Metoda sa više tačaka daje najprecizniji protok. Na novootvorenim hidrauličkim objektima, u prvoj godini njihovog rada, protoci vode se mjere metodom više tačaka (najmanje 10 protoka vode u različitim fazama režima).

Glavna metoda je kada se broj vertikala brzine smanji za 1,5-2 puta u odnosu na detaljnu, a brzine protoka se mjere u 2-3 točke na svakoj vertikali.

Metoda vertikalne integracije se koristi na dubinama većim od 1 m i brzinama protoka većim od 0,2 m/s. Merenje se vrši pomoću integrisane instalacije GR-101.

Ubrzana metoda se koristi za brze promjene nivoa pri mjerenju protoka vode pri intenzivnim deformacijama kanala, u prisustvu promjenjivog povratnog voda i u drugim nepovoljnim uslovima.

Skraćene metode uključuju mjerenje protoka vode prosječnom brzinom na 1-2 reprezentativne vertikale ili jediničnom brzinom u tački 0,2 njene radne dubine.

2.2 Mjerenje protoka vode plovcima

Mjerenja s površinskim plovcima. Preciznost mjerenja plovka znatno je manja od one na gramofonima, pa se površinski plovci koriste za izviđačka istraživanja rijeka kada se okretnice pokvare. Za vrijeme intenzivnog snošenja leda, kada mjerenje okretaja postaju nemoguće, a pojedinačne ledene plohe služe kao plovci.

Mjerenja plovka vrše se u mirnim uvjetima ili pri slabom vjetru od 2-3 m/s. Uz obalu je paralelno sa glavnim pravcem toka položen autoput i okomito na njega su položene tri dionice: gornji, srednji i donji. Udaljenost između meta je podešena tako da trajanje plovaka između njih bude najmanje 20 sekundi.

Mjerenje trenutne brzine s površinskim plovcima sastoji se od određivanja vremena koje im je potrebno da pređu udaljenost od gornje do donje trase i mjesta na kojima prolaze kroz srednju trasu.

Na lansirnoj tački, prvi plovak se izbacuje s obale ili pušta sa čamca, a u trenutku kada prođe gornju tačku, na znak posmatrača koji tu stoji, tehničar pokreće štopericu. U trenutku kada plovak pređe srednji dio, mjesto prolaza od trajnog početka se obilježava uz markirani konop ili zarezivanje od obale goniometrom. Kada plovak prođe donju metu, na znak posmatrača koji stoji na ovoj meti, tehničar zaustavlja štopericu.

Sljedeći plovak se pokreće na određenoj udaljenosti od prvog, a sav rad na mjerenju trenutne brzine se ponavlja istim redoslijedom. Pokreće se ukupno 15-20 plovaka, ravnomjerno raspoređenih po širini rijeke.

Ako je nemoguće pokrenuti plovci cijelom širinom rijeke, na primjer, na rijekama s brzim tokom gdje se plovci nose prema sredini toka, protok vode se određuje najvećom površinskom brzinom. U ovom slučaju, 5-10 plovaka se lansira na središnji dio toka. Od svih lansiranih plovaka biraju se tri s najdužim trajanjem hoda, koji se međusobno razlikuju u vremenu ne više od 10%; sa većim odstupanjem u trajanju zaveslaja, još 5-6 plovaka se lansira.

Rezultati mjerenja protoka vode plovcima evidentirani su u knjizi KG-7M(n) Za određivanje brzine protoka konstruiše se graf trajanja hoda plovaka na kojem su razmaci od trajnog početka do mjesto gdje plovci prolaze kroz srednji dio iscrtano je duž horizontalne ose, a trajanje hoda je iscrtano duž vertikalne ose pliva između gornjeg i donjeg dijela. Koristeći ucrtane tačke, crta se prosječni dijagram distribucije trajanja hoda plovka po širini rijeke. Na mjestima gdje je dijagram savijen i ako je njegov oblik gladak, dodijeljeno je najmanje 5-6 vertikala brzina na jednakim udaljenostima, koje se kombiniraju s mjernim vertikalama radi lakše obrade. Za svaku vertikalu brzine, površinska brzina struje se izračunava dijeljenjem udaljenosti između gornje i donje kapije s trajanjem hoda plovka, uzetom iz dijagrama.

Množenjem površina odjeljaka između vertikala brzina sa polovinom zbira površinskih brzina na njima, dobiju se parcijalne fiktivne brzine protoka vode qfz. Njihov zbir, uzimajući u obzir granične koeficijente, daje ukupan fiktivni protok vode Qf. Stvarni protok se izračunava pomoću formule

K je prelazni koeficijent, koji se izračunava pomoću formule D.E. Skorodumova

K=s2/5/s2/3+1,6

Ako se najveća površinska brzina mjeri plovcima, onda se pomoću nje izračunava protok vode Q = KmaxVmaxF, gdje je Vmax prosječna vrijednost brzina tri najbrža plovka; Knaib=1-5.6ghI/Vnaib (h-prosječna dubina protoka; g-gravitacijsko ubrzanje) F-voda površina poprečnog presjeka.

2.3 Mjerenje protoka vode sa dubokim plovcima i integratorskim plovcima

Plovci ovog tipa se koriste za mjerenje relativno malih brzina struje (do 0,15-0,20 m/s), kada mjerenja spinnera nisu vrlo pouzdana. I odrediti granice mrtvog prostora. Trenutne brzine se mjere sa čamca na kojem su postavljene tri horizontalne letvice: gornja, srednja i donja, na međusobnoj udaljenosti od 1 m. Duboki plovak se poriče pomoću motke. Štoperica se koristi za određivanje vremena potrebnog plovku da pređe udaljenost od gornje do donje mete. U svakoj tački plovak se pokreće najmanje tri puta. Brzina u tački se izračunava tako što se dužina osnove - rastojanje između kapija - podeli sa prosečnim trajanjem hoda plovka. Potrošnja vode se izračunava analitički na isti način kao i potrošnja vode mjerena gramofonom, a evidencija se vodi u KG-3M (n).

Hidraulično mjerenje protoka vode

Koristi se kada nije moguće izmjeriti protok vode drugim metodama. Protok vode se izračunava pomoću formule Q = VavF, Vav = C RJ, gdje je R hidraulički radijus; J-uzdužni nagib; C-stop koeficijent ili Chezy koeficijent C=1/nR x-1,5 n na R<1 м;x-1,3 n при R>1m.

2.4 Detaljno mjerena analiza protoka vode kako bi se utvrdila mogućnost prelaska na glavni metod mjerenja

Analiza se sastoji od odabira dijela vertikala brzine, na osnovu vrijednosti prosječne brzine toka za koje je moguće konstruirati dijagram raspodjele brzine po širini rijeke, blizak dijagramu konstruisanom za sve vertikale.

Odabir vertikala velike brzine provodi se na sljedeći način. Za svaku vertikalu velike brzine, pored grafičke obrade protoka, analitički se izračunava vrednost srednje trenutne brzine na smanjenom broju tačaka: 0,2 i 0,8 radna dubina sa slobodnim kanalom; 0,15; Radne dubine 0,50 i 0,85 za protoke mjerene tokom smrzavanja i zaraslog korita. Na crtežu za grafičku obradu detaljno izmjerenog protoka vode ucrtava se vrijednost prosječne brzine, a iz njih se crta dijagram raspodjele prosječne brzine toka po širini rijeke. Za glavnu metodu mjerenja protoka vode biraju se one vertikale brzine kod kojih se vrijednosti prosječne prosječne brzine, izračunate iz smanjenog i punog broja tačaka, poklapaju ili neznatno razlikuju. Prilikom smanjenja broja vertikala brzine, jednu od njih treba dodijeliti u središnji dio toka, a ostatak - na mjestima glavnih lomova dijagrama.

Na osnovu odabranog broja vertikala, sve stope protoka vode se izračunavaju po drugi put uobičajenom analitičkom metodom. Uobičajena analitička metoda omogućava smanjenje broja vertikala brzine na 7-8, au nekim slučajevima i na 5.

Vrijednost svake brzine protoka izračunate analitički se upoređuje sa brzinom protoka obrađenom grafički i uzima se kao standard.

Prelazak na glavnu metodu merenja je moguć pod uslovom:

1.sistematska greška analitički izračunatih troškova ne prelazi 2%;

2.prosječna ukupna greška ne prelazi 3%;

.najveća greška pojedinačnog protoka minus sistemska greška ne prelazi 5%.

2.5 Analiza mjerenja protoka vode u cilju prelaska na skraćenu metodu

Analiza se sastoji od odabira jedne vertikale brzine u središnjem dijelu toka, pri čemu se vrijednost brzine pri kojoj (prosjek, u tački 0,6 ili 0,2), pomnožena sa konstantnim koeficijentom, razlikuje od prosječne brzine vodenog dijela ni za jedan više od 10%.

2.5.1 Gradacija gramofona na terenu

To se radi ako je nemoguće poslati gramofon u kalibracijski bazen. Kalibracija u tekućoj vodi se vrši upoređivanjem očitavanja testiranog okretnog postolja. Da bi se to postiglo, u živom dijelu rijeke je označeno nekoliko tačaka s različitim brzinama, a u svakoj se brzina prvo mjeri radnom okretnom pločom, a zatim probnom i opet radnom. Spiner se drži na tački najmanje 250 sekundi. Brzina u tački se uzima kao aritmetička sredina dva mjerenja radnim okretnim stolom. Na osnovu broja okretaja testiranog gramofona i vrijednosti brzine radnog okretnog stola, konstruiše se kalibraciona kriva za kalibrirani gramofon.

Kalibracija na terenu u stojećem rezervoaru može se izvršiti direktnom kalibracijom i poređenjem sa standardnim gramofonom.

Za terensku kalibraciju bilo kojom metodom potreban je rezervoar stajaće vode (bara, jezero) dužine 100-150 m, dubine najmanje 10 m, bez vodene vegetacije. Za tariranje se može koristiti čamac na vesla ili motor. Prilikom direktne kalibracije, štap s probnim spinnerom je pričvršćen na pramcu čamca na posebnom pomaku, spušten na dubinu od najmanje 0,5 m od površine. Dužina podupirača treba biti takva da udaljenost od pramca čamca do okretne ploče bude najmanje 1,5 m.

Prilikom kalibracije, čamac se kreće ravnomjernom brzinom duž linije smjera. Ukupno se pravi 20-30 trka različitim brzinama. Kalibracija se vrši pomoću dvije štoperice: prva određuje vrijeme potrebno čamcu da pređe radni put, a druga određuje vrijeme između početka i kraja prijema signala gramofona duž kalibracijske staze. Prilikom obrade rezultata kalibracije, brzina v i broj okretaja propelera s lopaticama u sekundi n se izračunavaju za svaku vožnju.

2.6 Ubrzane metode za mjerenje protoka vode

6.1 Opće karakteristike ubrzanih metoda za mjerenje protoka vode

Mjerenja protoka vode u više tačaka pomoću okretnih ploča zahtijevaju značajnu količinu vremena. Naravno, u uslovima varijabilnosti vodenih tokova postiže se najmanja greška merenja, što se isplati njihovo dugo trajanje. Drugačija je situacija kada je jasno izraženo nestalno kretanje vode, što je karakteristično i za prirodne poplave i za ispuštanja iz akumulacija. U ovom slučaju, dugo trajanje mjerenja stvara dodatne greške povezane sa varijabilnosti protoka vode. U ovim uslovima, ubrzanje merenja ne samo da štedi vreme, već i povećava tačnost dobijenih podataka. Metode ubrzanih mjerenja su vrlo raznolike: uz promatranja u tačkama, one uključuju tako složene kao što su f - integracija, akustička i aerohidrometrijska. Razmotrimo glavne vrste ubrzanih mjerenja, koje su trenutno rasprostranjene i namijenjene za implementaciju u bliskoj budućnosti.

Kod smanjenih metoda mjerenja, broj vertikala brzine se smanjuje na jedan - tri, pod uslovom da standardna devijacija rezultirajućih troškova od rezultata mjerenja glavnom metodom ne prelazi 5%. Postoje dvije opcije za skraćena mjerenja:

) primjena interpolacijsko-hidrauličkog modela

) korištenje njegovih reprezentativnih elemenata

Interpolacijsko-hidraulički model protoka vode baziran je na predstavljanju izmjerene prosječne brzine na vertikali kao zbir dvije komponente

gdje je vi komponenta izmjerene brzine, hidraulički određena vertikalnom dubinom. Ako smatramo da su nagib slobodne površine i koeficijent hrapavosti konstantni po širini protoka, tada

Druga, u opštem slučaju, naizmenična komponenta w zavisi od karakteristika kinematičke strukture strujanja i stoga se naziva strukturna komponenta prosečne brzine na vertikali (uključuje i prosečne slučajne greške merenja).

Vrijednosti wi ne prate promjenu dubine. Stoga je za odjeljak prosječne širine prihvatljiva njihova linearna interpolacija. Na osnovu čega možemo zamisliti formu sljedeće formule

Na osnovu navedenih premisa I.F. Karasev i V.A. Reminyuk je sintetizirao sljedeći model protoka vode, nazvan interpolacijsko-hidraulični:

gdje je hs prosječna dubina u odjeljku između vertikala velike brzine; Ps težinski faktor: Ps = 0,5 za obalne dijelove (s = 1; s = N); Ps - 0,5 za sve ostale odjeljke (1

Vrijednosti a0 se utvrđuju prema karakterističnim fazama režima na osnovu posebnih višetočkovnih (detaljnih) mjerenja. Istovremeno, sasvim je moguće izračunati a0 direktno iz podataka svakog konkretnog mjerenja elemenata protoka vode.

gdje je Nb broj vertikala brzine.

Prednost interpolacijsko-hidrauličkog modela protoka vode u odnosu na model je u tome što se praktično eliminiše sistematska greška – potcjenjivanje protoka vode kada se smanji broj brzih vertikala. Ovaj efekat se postiže činjenicom da se interpolacija prosječnih brzina na vertikalama vi(j) po širini odjeljka između njih provodi uzimajući u obzir raspodjelu dubina. Imajte na umu da je na ovaj način interpolacijsko-hidraulički model superiorniji od grafičke metode obrade protoka vode, u kojoj se prosječne brzine na vertikalama interpoliraju linearno.

Kada se koristi interpolacijsko-hidraulični model, dovoljno je izmjeriti brzine na samo tri ili četiri vertikale koje se nalaze na jednakim udaljenostima.

Kod stabilnog kanala, kada živa površina poprečnog presjeka F postane nedvosmislena funkcija nivoa, sva mjerenja protoka vode se svode na određivanje prosječne brzine protoka v. Ali odavno je zapaženo da je njegova vrijednost usko povezana sa brzinama protoka u bilo kojoj tački ili sa prosječnom brzinom na vertikali, koje se nazivaju reprezentativnim.

Kao reprezentativna brzina uzima se maksimalna brzina u poprečnom preseku toka ili u tački vertikalnog štapa na dubini od 0,2h. U ovom slučaju, prema podacima prethodnih višetočkovnih mjerenja, konstruiše se zavisnost vcp=f(umax) ili vcp=f(u0.2h), koja se može analitički prikazati u obliku regresionih jednačina:

Koordinata tačke sa maksimalnom brzinom protoka ne ostaje konstantna, a bliskost veze je često nedovoljna (disperzija dostiže 15%). Takva nesigurnost ne daje razloga da se umax smatra namjerno reprezentativnim elementom za određivanje prosječne brzine protoka. S tim u vezi, pažnju zaslužuje prijedlog E.P. Buravlev koristiti kao reprezentativne prosječne brzine na vertikalama u obalnim dijelovima toka koji se nalaze na udaljenostima od 0,2V i 0,8V (računajući od jedne od ivica vode).

Procijenjena jednačina regresije u ovom slučaju ima oblik

Preciznost određivanja protoka vode iz reprezentativnih elemenata nije ista za različite faze hidrološkog režima. Ako uzmemo u obzir jednu lokaciju, analiza pokazuje da korištenje reprezentativnih elemenata dovodi do prilično pouzdanih rezultata samo pri relativno niskim brzinama protoka Q/Qmax>0,25, gdje je Qmax prosječan dugoročni maksimalni protok vode. Ovaj odnos kriterija može se koristiti za usmjeravanje organizacije mjerenja.

U kanalima gdje je očuvana prizmatičnost i stabilnost oblika kanala, dovoljno je koristiti jednu reprezentativnu vertikalu za određivanje vcp. Prema istraživanju A.A. Osipović i V.P. Ragunoviča (TsNIIKIVR), ova vertikala se nalazi na udaljenosti od 0,2b od ivice vode u kanalu (b je polovina širine kanala duž dna - vidi sliku 1). Odstupanje lokalnih brzina strujanja na ovoj vertikali od prosjeka za cijeli tok je u granicama 2-3%.

Za ubrzanje mjerenja prosječnih brzina na vertikalama koriste se instalacije - integrator GR-101 i poluautomatski štap sa baterijom mikro gramofona, razvijen od strane M.I. Biritsky (TsNIIKIVR).

2.6.2 Integracijska mjerenja s broda u pokretu

Integracija trenutnih brzina iz plovila u pokretu može se izvršiti:

a) gramofon (ili drugi pretvarač brzine) fiksiran na određenom (konstantnom) horizontu (horizontalna integracija);

b) Okretna ploča koja se kretala cik-cak od površine do dna toka i nazad za sve vreme kretanja plovila duž mete.

Zbog tehničkih poteškoća, cik-cak integracija nije postala široko rasprostranjena, pa se u nastavku razmatra samo horizontalna integracija.

Slika 2.1 Šematski dijagram integracionog mjerenja protoka vode iz posude u pokretu: a - geometrijski elementi dijagrama, b - zbrajanje vektora brzine

Horizontalna integracija brzina se obično provodi u površinskom sloju, jer su koeficijenti prijelaza s površina na prosječnu brzinu strujanja najviše proučavani. Šematski dijagram integracionog mjerenja prikazan je na slici 2.1, i jedna je od opcija za kompleks instrumenta razvijen u Državnom hidrološkom institutu. Direktno mjereno:

a) dubina h duž mete (snimaju se eho sondom),

b) rezultirajuća brzina je vektorski zbir brzine površinske struje i brzine plovila uc,

c) ugao? između ose okretnog postolja i hidrauličnog voda. Ako se svi ovi elementi pripisuju elementarnom protočnom odjeljku s širine jednake udaljenosti koju brod prijeđe duž rute u prilično kratkom vremenskom intervalu?t:

tada možete dobiti fiktivni djelomični protok u ovom odjeljku

Tada se vrijednosti qfs množe sa koeficijentom K, koji osigurava prijelaz iz fiktivnog toka u stvarni tok. Ovaj koeficijent mora biti poznat unaprijed za datu lokaciju na osnovu rezultata posebnih opservacija. Stvarne vrijednosti qs u posebnom računskom bloku se sekvencijalno zbrajaju (integriraju) kako se plovilo kreće duž hidrauličke stanice od jedne obale do druge u vremenu T, što omogućava da se dobije ukupni protok vode

Sa kosim strujanjem, naviše se povećava i mi postajemo složeniji i zahtijeva uzimanje u obzir ugla nagiba ?do, što nije unapred poznato. Međutim, ako ugao nagiba nije prevelik (manji od 200), može se koristiti ista formula (8). Da bi se kompenzirale greške koje nastaju u ovom slučaju, preporučuje se dva puta integrirati brzine (od jedne obale do druge i natrag), a kao rezultat mjerenja uzeti polovični zbroj dobivenih vrijednosti.

Jedna od glavnih metroloških prednosti horizontalne integracije brzina protoka je da eliminiše grešku u interpolaciji srednjih brzina po vertikalama, a kod vertikalne diskretizacije modela toka vode ova greška je glavna.

Izraz (8) se odnosi na slučaj kada se integracija brzina strujanja vrši u površinskom sloju sa nezakopanim mjeračem brzine (z=0). Ako je na rijeci primjetno uzbuđenje, pojave plutajući krhotine ili ledene formacije, morate spustiti metar ispod površine vode na dubinu z. Izmjereni protok Qz neće biti jednak fiktivnom protoku Qp. Odgovarajući faktor korekcije određuje se iz zavisnosti koju je dobio I. F. Karasev:

Gdje? = (bl+bp)/B - neispitani dio širine kanala (vidi sliku 1); ? = hmax /hcp - koeficijent kompletnosti presjeka; m = 24,0 m0,5/s - empirijski Bazinov koeficijent.

Prelazak na stvarni tok vrši se prema relaciji

Točnost integracijskog mjerenja trenutne brzine značajno ovisi o brzini kretanja plovila duž cilja uc: kako se ona povećava, greške mjerenja nastaju ne samo zbog kratkog vremena integracije T, već i zbog smanjenja up/uc . Kako bi se spriječilo pretjerano povećanje razmatrane greške, brzinu kretanja plovila uc treba ograničiti na neku dovoljno malu vrijednost pri kojoj se i dalje održava stabilnost plovila na kursu. Iskustvo pokazuje da je ova brzina bliska brzini površinskog protoka.

2.6.3 Mjerenje protoka vode korištenjem fizičkih efekata

Za mjerenje brzina protoka (a samim tim i protoka vode), mogu se koristiti različiti fizički efekti: Dopler, ultrazvuk i elektromagnetna indukcija.

Doplerova metoda za mjerenje brzina struja implementirana je u dvije verzije: pomoću optičkih kvantnih generatora i radara.

U laserskim mjerenjima izvor informacija o brzini protoka su spektralne karakteristike svjetlosti. Ako je tok koji se kreće brzinom v osvijetljen koherentnim monokromatskim zračenjem frekvencije?0 i valnog vektora Ao, a raspršeno zračenje na frekvenciji?i se promatra u smjeru valnog vektora As, tada se vrijednost v određuje direktno iz razlike između frekvencija i vektora

= (?i - ?0)/(Kao - A0)

Rasipanje svjetlosti stvaraju suspendirane čestice koje su sadržane ili unesene u tok. Laserski sistemi su do sada našli primenu u cevovodima i laboratorijskim kanalima (

Radarska verzija Doplerovog efekta je osnova za mjerač brzine površinske struje GR-117, koji je razvio G. A. Yufit u Državnom hidrološkom institutu. Uređaj se sastoji od jedinice radio opreme, rog antene i jedinica za analizu karakteristika radio talasa, direktnih i reflektovanih od nehomogenosti na površini strujanja – turbulentnih smetnji i talasa vetra (slika 2b).

Za određivanje brzine protoka u instalaciji korištena je ovisnost

gdje? - dužina radio talasa je 3,2 cm.

Mjerenja se vrše sa hidrometrijskog mosta, kolijevke ili sa obale. Minimalna vrijednost izmjerene brzine je 0,4 m/s, maksimalna 15 m/s, indikacija rezultata mjerenja je digitalna. Radarski mjerač je testiran na terenu. U bliskoj budućnosti, prve serije uređaja će biti puštene u proizvodnju.

Ultrazvučna (akustična) metoda se sastoji od slanja ultrazvučnih impulsa duž kosih traka u smjeru struje i protiv nje, snimajući dva vremenska intervala - T1 i T2, respektivno. Ultrazvučno sondiranje se može izvoditi u različitim smjerovima u planu i poprečnom presjeku toka, ali za sigurnost se pretpostavlja horizontalni položaj ultrazvučnog snopa, a ugao koji treba da napravi sa dinamičkom osom je 30-60°.

Slika 2.2 Opcije za mjerenje brzina protoka pomoću Doplerovog efekta: a - laserska instalacija: 1 - fotodetektor, 2 - cjevovod, 3 - razdjelna ploča, 4 - izvor svjetlosti, 5 - ogledalo, b radarski mjerač brzina protoka: 1 - radio jedinica , 2 - rog antena, 3 - montažni tronožac, 4 - paluba mosta

Za izvođenje mjerenja potrebno je odabrati pravi dio sa stabilnim kanalom bez vegetacije. Protok ne bi trebao sadržavati mjehuriće zraka koji raspršuju ultrazvuk.

Pretvarači-prijemnici akustičnih (ultrazvučnih) signala postavljaju se na nosače šipova ili direktno na obalne padine (slika 2.3a). Potporne konstrukcije moraju omogućiti pomicanje pretvarača za vrijeme fluktuacije nivoa bez narušavanja njihove međusobne orijentacije.

Za određivanje brzine protoka usvajaju se proračunske formule koje ne sadrže eksplicitno brzinu zvuka u vodi, što eliminira potrebu za opremom za njeno mjerenje (kao što je poznato, brzina zvuka ne ostaje konstantna i ovisi o temperaturi i salinitet vode).

Ultrazvučni sistemi za mjerenje brzine struje dijele se na kablovske i bezkablovske, ovisno o tome da li na suprotnim obalama postoji ili ne postoji kabel koji povezuje prijemne i predajne uređaje.

Verzija kabla (slika 2.3 b) funkcioniše na sledeći način. U početnom trenutku vremena vrši se simultana emisija ultrazvučnih impulsa u tačkama I i II. Ultrazvučni impulsi se šire u struji duž trajektorije čineći ugao a sa smjerom strujanja. Istovremeno sa pokretanjem predajnih uređaja 2, pokreće se mjerač vremenskog intervala 3, koji se zaustavlja nakon prijema impulsa na suprotnim obalama.

Posebna elektronska jedinica automatski izračunava prosječan protok preko mjerne linije

Bezkablovska verzija koristi akustični komunikacijski kanal sa blokom za ponovno emitovanje ultrazvučnih impulsa. Princip mjerenja ostaje isti, iako njegova opća shema postaje složenija.

Metodologiju i šematske dijagrame ultrazvučnih mjerenja protoka vode na rijekama razvio je A.I. Zatylnikov (GGI). Na osnovu toga, Centralni dizajnerski biro GMP-a je stvorio AIR kompleks, proizveden u malim serijama.

Postoje dvije vrste modela protoka vode mjerenih ultrazvučnim metodama.

Sloj po sloj integracija brzina, koja uključuje horizontalnu diskretizaciju modela toka vode

Gdje? - koeficijent koji uzima u obzir kompletnost sondiranja i karakteristike strukture brzina u fragmentu na koji se odnosi prosječna brzina vs; fs je površina fragmenta u smjeru ultrazvučnog snopa.

Slika 2.3.a Šematski dijagram mjerenja protoka vode sa hidroakustičnom instalacijom: a - ugradnja mjernih pretvarača na nosače šipova, b - blok šema kablovske verzije

Zbog tehničkih poteškoća, slojno mjerenje brzina protoka ultrazvukom nije postalo široko rasprostranjeno. U većini postojećih instalacija, senzor protoka se izvodi na jednom nivou. U ovom slučaju, radi određenosti, površinski sloj se mora ispitati i matematički model poprima oblik

gdje je F3 površina poprečnog presjeka vode u ravni ultrazvučnog senzora; kB je koeficijent prijelaza sa brzine površinske struje prosječne po širini protoka u prosjek.

Vrijednost kB, koja nije identična koeficijentu prijelaza iz prosječne površinske brzine po poprečnom presjeku na prosječnu, malo je proučavana i treba je odrediti na svakom lokalitetu prema podacima posebnih metodoloških studija. Istovremeno, fizički je jasno da kB zavisi od istih faktora kao i K, što je dovoljno proučeno i može se proceniti. Odnos između koeficijenata K i kB dobio je I.F. Karasev

Iz formule proizlazi da:

Presjek pravokutniparaboličniTrokutni ?1.01.52.0kB/K1.01.101.25

Kosi tok stvara sistematske greške u ultrazvučnoj integraciji brzina, ali, za razliku od spiner mjerenja, ove greške poprimaju različite predznake, a brzina strujanja se ispostavi da je precijenjena ako stvarni smjer mlazova odstupi za ugao ?unutar oštrog ugla ?, a potcijenjen - u suprotnom slučaju. Da bi se te greške kompenzirale, međunarodni standard ISO 748-73 preporučuje uvođenje faktora korekcije< 1 в первом случае и у >1 u drugom. Vrijednosti ovih koeficijenata određuju se iz jednostavnih trigonometrijskih relacija i iznose y = 1 ± (0,04 + 0,08) za ?do 4° na ? = 300 - 50°.

Skup uporednih mjerenja protoka riječne vode u organizaciji Državnog hidrološkog instituta. Lugi je pokazao da ultrazvučna metoda daje istu točnost kao kontinuirana integracija brzina protoka s rotatorom iz posude u pokretu.

Metoda elektromagnetne indukcije zasniva se na efektu pojave elektromotorne sile u struji vode koja teče u magnetskom polju, a koja se stvara umjetno pomoću zavoja kablova položenih na dno (slika 2.4). Prosječna brzina protoka je proporcionalna razlici potencijala na krajevima mjernog kruga

Gdje ?- konstanta u zavisnosti od provodljivosti vode, tla dna i karakteristika elektromagnetnog kola (utvrđena kalibracionim eksperimentima); B je širina rijeke; H - jačina polja. Da biste odredili potrošnju vode, koristite formulu

gdje je h prosječna dubina protoka.

Slika 2.4 Kompleks za merenje protoka vode metodom elektromagnetne indukcije (Engleska): 1 - ćelija za merenje provodljivosti vode, 2 - donji merač provodljivosti, 3 - signalne sonde, 4 - kabl za prenos signala, 5 - paviljon za skladištenje opreme, 6 - zavojnica koja stvara magnetsko polje

2.6.4 Aerohidrometrijska metoda

Po prvi put u Sovjetskom Savezu, skup zračnih metoda za određivanje protoka vode korišten je tokom istraživanja rijeka za projektovanje prijelaza mostova (B.K. Malyavsky i drugi). Godine 1965-1966 na Državnom istorijskom institutu pod vodstvom V.A. Uryvaev je razvio metodološke osnove i potrebna tehnička sredstva za plovno mjerenje brzina toka na rijekama, čime je postavljen temelj za široku upotrebu zračnih metoda za određivanje protoka vode u hidrološkoj mreži.

Aerohidrometrijska metoda je varijanta mjerenja plovka. Ako je upotreba plovaka u kopnenim uvjetima ograničena na rijeke širine do 300-400 m, tada aerohidrometrijska metoda nema takvih ograničenja.

Mjerenja površinskih brzina iz zraka uključuju operacije označavanja vodene površine (ispuštanje plovaka) i aerofotografiranje dva uzastopna položaja plovaka u određenim (fiksnim) vremenskim intervalima.

Aerofotografija se izvodi topografskim aerokamerama koje imaju automatsku kontrolu, objektive velikog otvora blende i visoku rezoluciju.

Za aerohidrometrijske radove uglavnom se koriste AFA-TE (topografske, elektrificirane) vazdušne kamere sa žižnom daljinom do 100 mm. Preovlađujuća upotreba aerokamera sa kratkim fokusom povezana je sa mogućnošću njihove upotrebe za obavljanje aerofotografije zadate skale sa nižih nadmorskih visina, što značajno proširuje opseg meteoroloških uslova za rad.

Kaseta za zračnu kameru je napunjena filmom dužine do 60 m, što omogućava snimanje 300 kadrova dimenzija 18X18 cm svaki.

Zračna kamera je postavljena iznad otvora aviona na posebnoj instalaciji koja ga izoluje od vibracija i omogućava da se uređaju daju različiti uglovi nagiba i da se orijentiše u skladu sa smerom leta. Na kućištu zračne kamere nalazi se nivo, sat sa sekundnom kazaljkom i broj okvira, koji se prikazuju na svakom kadru tokom snimanja.

Rad aero kamere se kontroliše pomoću komandnog uređaja, koji automatski otvara zatvarač aero kamere u određenim intervalima, signalizira trenutke fotografisanja i bilježi broj snimljenih kadrova. Minimalni vremenski interval između trenutaka snimanja iz zraka dva uzastopna negativa iz zraka je 2,0-2,5 s kod modernih aerokamera.

Najveća tačnost u određivanju visine leta u trenutku fotografisanja postiže se korišćenjem radio visinomera. Srednja kvadratna greška ovih uređaja je 1,5-2,0 m i praktično ne zavisi od visine leta.

Za obilježavanje vodene površine koriste se posebni uraninski plovci, koji su drveni cilindri prečnika 4 cm i visine 11 cm, opterećeni pri dnu metalnom podloškom. Težina balasta je odabrana tako da, nakon što zauzme vertikalni položaj u vodi, plovak strši iznad njegove površine ne više od 1,5-2,0 cm, a njegova bočna površina je prekrivena uranijskom ljepljivom pastom. Pasta se rastvara u vodi i oko plovka se formira svijetlo zelena mrlja, što je prikazano na fotografijama iz zraka. Ako je kvalitet potonjeg dobar u smislu nijansi i tonaliteta slike mjesta, obično je moguće direktno dešifrirati lokaciju plovka. U drugim slučajevima pribjegavaju indirektnim metodama dešifriranja. Efikasno vrijeme djelovanja plovka (otapanje uraninske paste) je oko 15 minuta.

Plovci se ispuštaju iz aviona pomoću posebnog uređaja - mehaničkog otpuštanja. Plovci su postavljeni po obodu dampera u posebnim ćelijama.

Snimanje plovaka iz zraka vrši se u dva prolaza aviona duž hidrauličkog voda (slika 2.5). Ukoliko širina rijeke i meteorološki uslovi (oblačnost, vidljivost) dozvoljavaju, snimanje se vrši snimanjem cijele širine rijeke jednim snimkom iz zraka. U ovom slučaju, međutim, razmjer aerofotografije ne bi trebao biti manji od 1:15000, jer u suprotnom interpretacija slike uraninskih plovaka postaje nepouzdana.

Slika 2.5 Dijagram prilaza aviona za spuštanje i snimanje plovaka iz zraka: 1 - ruta leta aviona, 2 - linija položaja plovaka u trenutku oslobađanja, 3 - linija položaja plovaka u vrijeme snimanja iz zraka, 4 - putanje plovaka, 5 - smjer struje

Visina snimanja iz zraka se u ovom slučaju izračunava pomoću formule

gdje je B širina rijeke, k je žižna daljina kamere iz zraka;

lk - veličina okvira.

Snimanje i prve i druge pozicije plovaka vrši se duž rute maksimalno preklapajućih aerofotografija (sa minimalnim intervalom tmin između snimanja).

Stvarno vrijeme snimanja iz zraka bilježi se fotografiranjem sata ugrađenog u kameru. Avionska mjerenja brzina praćena su posmatranjem brzine i smjera vjetra na tačkama na tlu ili puštanjem specijalnih plovaka za vjetar.

Obrada zračnih mjernih podataka počinje dešifriranjem slika plovaka na negativima i njihovim prijenosom na tablet, na kojem se u zadatom mjerilu konstruiše plan lokacije hidrauličkog preseka.

Razmotrimo postupak obrade putanje plovaka (slika 2.6 a).

Slika 2.6 Za određivanje brzine kretanja plovka: a - vektorski dijagram na fotoplanu, b - komponente rezultirajuće brzine kretanja plovka

Povezivanjem tačaka koje odgovaraju slici prve i druge pozicije plovka, dobija se njegova putanja na skali tableta Si i označava njegovo središte Ci.

Projekcija - putanje Si - mjeri se okomito na hidraulični ventil.

Središte putanje Ci se projektuje na liniju hidrauličkog poravnanja i meri se rastojanje između tačke Ci - i stalnog početka (banke) bi. Točki se dodjeljuje trenutna brzina mjerena g-tom float-om (vertikala brzine).

Izračunajte vrijednosti pune skale projekcije putanje plovka i udaljenosti bi. Da biste to učinili, vrijednosti i bi izmjerene na tableti se množe sa nazivnikom numeričke skale tablete, Mp.

Dijeljenjem dužine projekcije putanje plovka 5 sa vremenom između aerofotografija (t2 - t1), dobijamo projekciju brzine kretanja i-te jedinice plovka.

Konačno, vrši se prijelaz na projekciju površinske brzine struje i uzimajući u obzir korekciju za kočenje plovka od strujanja zraka oko njega (ovo kočenje se opaža čak i u mirnim uvjetima)

Gdje ?- brzina strujanja vazduha na visini od 1 m od površine vode;

?- ugao napravljen vektorom ?i smjer kretanja plovka oh (slika 6 b).

Magnituda ?naziva se koeficijent zanošenja vjetra plovka i karakterizira ga konstantna vrijednost za plovke istog tipa. Dakle, za riječni uraninski plovak ?= 0,013; za ledene plohe do 2x2 m i debljine 0,2 m ?= 0,017; za ledene plohe iste veličine, ali debljine 0,6 m? = 0,009.

Podaci o projekcijama brzina površinskih struja i udaljenosti od konstantnog početka do centara putanja plovka prenose se u odgovarajuće kolone „Knjige za evidentiranje mjerenja protoka vode“ KG-7M(n), gdje se izračunava fiktivni protok vode. .

Prijelaz sa fiktivnog protoka na stvarni protok vrši se korištenjem formule Q = KOf uz određivanje koeficijenta K na osnovu ovisnosti (4.12) ili na osnovu rezultata preliminarnih zemaljskih određivanja.

Ako su zapažanja vršena pri brzinama vjetra do 6 m/s, potrebno je izračunati korekcije koeficijenta K. U prvoj aproksimaciji, one se utvrđuju prema posebnim zapažanjima G. A. Lyubimova i T. I. Sokolova (GGI):

gdje je projekcija relativne brzine vjetra na dinamičku osu strujanja; određuje se omjerima:

za komponentu brzine vjetra usmjerenu protiv struje:

prema trenutnoj

Gdje ?- akutni ugao formiran smjerom vjetra i dinamičkom osom strujanja. Sve vrijednosti su prosječne po širini protoka, što je označeno trakom iznad. Dakle, kod rastućeg vjetra korekcije imaju predznak minus, dok za suprotni smjer dobivaju pozitivnu vrijednost.

Formula (10) je namijenjena za upotrebu na velikim i srednjim nizijskim rijekama.

Nemoguće je ne primijetiti značajan nedostatak zračne fotometode za određivanje protoka vode - nemogućnost njegovog izračunavanja tokom procesa mjerenja, jer je za dobivanje fotoplana potrebna dugotrajna laboratorijska obrada filma.

Nedavno je u Sovjetskom Savezu uspješno testiran zračni video metod, u kojem se slike putanje plutanja snimaju (sa potrebnim zakašnjenjem) na ekran monitora postavljen umjesto kamere, što omogućava da se dobije protok vode odmah nakon mjerenja. trenutne brzine.

ZAKLJUČAK

Izračunavanjem protoka na osnovu njegovog interpolacijsko-hidrauličkog modela, dobijamo manja odstupanja od protoka izračunate detaljnom metodom. Interpolaciono-hidraulički model protoka vode praktično eliminiše sistematsku grešku potcenjivanja protoka vode kada se smanji broj vertikala velike brzine. Ovaj efekat se postiže činjenicom da se interpolacija prosječnih brzina na vertikalama duž širine odjeljka između njih provodi uzimajući u obzir distribuciju dubine. Interpolacijsko-hidraulički model je superiorniji od grafičke metode obrade protoka vode, u kojoj se prosječne brzine na vertikalama interpoliraju linearno.

Kada se koristi interpolacijsko-hidraulični model, dovoljno je promijeniti brzine na samo dvije brze vertikale koje se nalaze na istoj udaljenosti toka vode sa dvije brze vertikale u trasi ravne rijeke.

Korištenje ubrzanih metoda za proračun protoka vode dokazuje da su ove metode vrlo efikasne i zahtijevaju malo vremena za proračune, što je u današnje vrijeme od velikog značaja.

Jer odstupanje ne prelazi 5%, što još jednom dokazuje efikasnost i praktičnost upotrebe interpolacijsko-hidrauličkog modela.

LISTA KORIŠTENE REFERENCE

1. Bochkarev Y.V., Ovcharov E.E. Osnove automatizacije i automatizacije proizvodnih procesa u hidromelioraciji M.: Kolos, 1981. - 336 str.

Bykov V.D., Vasiliev A.V. Hidrometrija. - L.: Gidrometeoizdat, 1977. - 447 str.

Rezervoari svijeta. Institut za vodene probleme Akademije nauka SSSR - M.: Nauka. 1979.-282 str.

Guraliik I.I., Dubinski G.P., Larin V.V., Malikonova S.V. Meteorologija.-L.: Gidrometeoizdat, 1982.- 440 str.

Železnjakov G.V., Negovskaja T.A., Ovčarov E.E. Hidrologija, hidrometrija i regulacija protoka - M.: Kolos, 1984. - 431 str.

Hidrološki proračuni za isušivanje močvara i močvara / Ed. K.E. Ivanova.- L.: Gidrometeoizdat, 1963.- 447 str.

Karasev I.F. Riječna hidrometrija i obračun vodnih resursa - L.: Gidrometeoizdat, 1980. - 312 str.

Luchsheva A.A. Praktična hidrometrija. - L.: Gidrometeoizdat. 1983, -423 str.

Luchsheva A.A. Praktična hidrologija - L.: Gidrometeoizdat, 1976, - 440 str.

Orlova V.V. Hidrometrija. Udžbenik za hidrometeorološke tehničke škole. L. Gidrometeoizdat 1966 459 s

Rozhdestvensky A.V., Chebotarev A.I. Statističke metode u hidrologiji - L.: Gidrometeoizdat, 1974. - 422 str.

Građevinski propisi. Određivanje izračunatih hidroloških karakteristika. SNiP 2.01.14-83. M.: Državni komitet za građevinska pitanja, 1985. - 97 str.

Khamadov I.B., Butyrip M.V. Operativna hidrometrija u navodnjavanju - M.: Kolos, 1975. - 208 str.

Šumkov I.G. Riječna aerohidrometrija. - L.: Gidrometeoizdat, 1982. - 29S str.

16.Karasev I.F., Vasiljev A.V., Subbotina E.S. Hidrometrija.-L.: Gidrometeoizdat, 1991.-376 str.

17.Bykov V.D., Vasiliev A.V. Hidrometrija.- L.: Gidrometeoizdat, 1977.-448 str.