И продовольствия республики беларусь главное управление образования, науки и кадров



жүктеу 1.08 Mb.
бет5/7
Дата17.06.2016
өлшемі1.08 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

Роза ветров. В практике строительства сельскохозяйственных зданий и сооружений, для правильного размещения полезащитных лесных полос, кулис, проведения мероприятий по снегозадержанию необходимы сведения о направлении ветра в данной местности. С этой целью определяют повторяемость направления ветра по румбам на основании ежедневных наблюдений за многолетний период. Выражается она в процентах и обычно дается для января и июля по восьми румбам.

Для наглядного представления режима ветра в данном месте за месяц, сезон, год по данным повторяемости строится роза ветров (рис. 6.4).



Рис. 6.4. Роза ветров.


Задачи лабораторной работы
1. Изучить устройство и установку флюгера, ручного анемометра, анеморумбометра и правила наблюдений по ним.

2. Измерить и определить среднюю скорость ветра ручным анемометром.

3. Построить розы ветров по данным метеорологических станций и дать их анализ.

Порядок выполнения работы
Основываясь на литературных данных [1, с. 118…124; 2, с. 79…85; 5, с. 68…74], методических указаниях, метеорологических приборах изучить устройство и принцип работы флюгера, ручного чашечного анемометра и анеморумбометра.

Измеряют скорость ветра ручным чашечным анемометром. Для этого выбирают открытый участок, расположенный на значительном расстоянии от зданий, деревьев, кустарников и других видов препятствий. Последовательность измерений изложена ниже.

1. Перед наблюдением при включенном счетчике записывают начальные показания, т.е. положения всех трех стрелок на циферблатах (тысячи, сотни, десятки, единицы).

2. Для измерения скорости ветра ручной анемометр устанавливают на деревянном столбе необходимой высоты или держат на вытянутой руке. Наблюдатель должен стоять лицом к ветру, а циферблат прибора– повернут к наблюдателю.

3. Включают счетчик анемометра через 1…2 мин, когда скорость вращения вертушки установится.

4. Через 10 мин включают счетчик и записывают новые показания прибора (секундомер включают и выключают одновременно с арретиром анемометра).

5. По разности отсчетов по анемометру до и после наблюдений определяют число делений в 1 с.

6. Пользуясь графиком поверки ручного анемометра, которое прилагается к прибору, определяют среднюю скорость ветра (м/с).

Результаты измерений и вычислений заносят в табл. 6.3.
Т а б л и ц а 6.3. Результаты измерения средней скорости ветра ручным

чашечным анемометром


Место измерений

Время

Отсчеты

Разность отсчетов

Время измерения скорости

Число делений

в 1 с


Средняя

скорость ветра, м/с



началь-ный

конеч-ный

1

2

3

4

5

6

7

8
















































По данным повторяемости и направления ветра, представленным в приложении 9 строится роза ветров для января (I) и июля (VII).

1. Для построения розы ветров из одной точки по направлению восьми основных румбов откладывают отрезки, соответствующие повторяемости направления ветра (%) данного румба в выбранном масштабе.

2. Полученные точки на румбах соединяют прямыми линиями (см. рис. 6.4).

3. В центре розы ветров показывают число штилей.

Пользуясь розами ветров (рис. 6.4), можно сделать вывод, что промышленные предприятия и фермы лучше располагать с южной или северо-восточной стороны от населенных пунктов, лесные полосы должны иметь направление с севера на юг и т. д.


Контрольные вопросы
1. Как определяют направление и скорость ветра?

2. Устройство флюгера.

3. В чем заключается последовательность наблюдений по флюгеру?

4. Какие скорости измеряются по флюгеру, оборудованному легкой и тяжелой доской?

5. Устройство и принцип работы ручного чашечного анемометра.

6. Что собой представляют анеморумбометры?

7. Последовательность наблюдений по анеморумбометру.

8. Что такое роза ветров и для каких целей она строится?


Р а б о т а 7. УСТРОЙСТВО ВОДОМЕРНОГО ПОСТА

И НАБЛЮДЕНИЯ ЗА УРОВНЕМ ВОДЫ
Уровень воды – высота водной поверхности относительно постоянной горизонтальной плоскости, называемой нулем графика («О») водомерного поста. Плоскость принимается ниже наинизшего уровня воды.

Устройство для определения уровня воды в водотоке или водоеме называется водомерным постом. По назначению водомерные посты подразделяются на следующие виды:

– о с н о в н ы е (уровенные), по которым систематически ведут наблюдения за уровнем в определенном пункте;

– г и д р о с т в о р н ы е, устраиваемые в гидрометрическом створе, уровни по которым наблюдаются только при измерении расходов воды;

– г и д р о п р о г н о с т и ч е с к и е, по которым (в дополнение к основным) ведут наблюдения в целях гидрологических прогнозов, т. е. предсказания водного режима;

– у к л о н н ы е (парные), наблюдения по которым позволяют определить падение водотока, т. е. разность отметок поверхности воды;

– с п е ц и а л ь н о г о н а з н а ч е н и я – для изучения русловых процессов, пусковых волн и т. д.

Водомерные посты в зависимости от срока действия бывают:

п о с т о я н н ы е, предназначенные для длительных наблюдений за уровнями воды; в р е м е н н ы е, создаваемые на период изысканий или строительства; п е р е д в и ж н ы е, устанавливаемые в местах стоянок изыскательских партий.

По конструкции водомерные посты можно подразделить на следующие типы:

н е п е р е д а т о ч н ы е, на которых уровень воды отсчитывают непосредственно по делениям рейки, смачиваемой водой; сюда относятся реечные, свайные и реечно-свайные посты; п е р е д а т о ч н ы е, где уровень фиксируется на некотором расстоянии от свободной поверхности воды.

Передаточные посты, в свою очередь, подразделяются на следующие типы: с неавтоматическими отметчиками уровня; с автоматическими отметчиками уровня; с непрерывной регистрацией уровней при помощи приборов, называемых самописцами уровня воды; с дистанционными устройствами, позволяющими измерять уровни на значительном расстоянии от водного объекта.

Сроки измерения уровней воды на водомерных постах, предназначенных для изучения гидрологического режима рек в естественном состоянии, в известной степени нормированы. За основные сроки наблюдений приняты 8.00 и 20.00 часов по местному времени ежесуточно. Частота регистрации уровней увеличивается или уменьшается в зависимости от распределения во времени характеристик гидрологического режима. Оптимальная частота измерений уровней вырабатывается в ходе изучения режима водотока. Существуют основная, статистическая и специальная обработки уровней. В состав основной обработки входят приведение измеренных уровней к нулю графика, вычисление среднесуточных уровней.

Уровни с 1 января по 31 декабря вносят в сводную таблицу «Ежедневные уровни воды» (ЕУВ). Рядом с уровнями условными знаками отмечают явления ледового режима. В этой таблице кроме среднесуточных помещаются также средние, высшие и низшие уровни за каждый месяц и год.

По данным таблицы ЕУВ строят график колебаний уровней воды Н= f (t) с нанесением среднего уровня Нср и ледовых фаз.

Для решения ряда практических задач (например, определение периода, в течение которого уровень воды в реке не опускается ниже заданного; значение уровня, ниже которого вода не опускалась в течение определенного числа дней, или определение уровня, чаще всего встречающегося, и т.п.) проводят статистическую обработку уровней. Такая обработка, основанная на принципах и методах математической статистики, выполняется для любых гидрологических величин уровней, расходов воды, стока и т. п. в различные периоды (многолетний, отдельный год, период ледохода и весеннего половодья, межень и т. д.). В результате определяются повторяемость (частота) и продолжительность (обеспеченность), строятся кривые частоты и обеспеченности. Повторяемость уровней представляет число случаев (количество дней или лет) стояния уровней в заданном уровенном интервале. Повторяемость, выраженная в процентах от общего количества дней рассматриваемого периода, называется частотой. Продолжительность стояния уровня – это количество дней или лет, в течение которых наблюдались уровни выше заданного или равные ему. Продолжительность, выраженная в процентах от всего расчетного периода, называется обеспеченностью (Р, %).


Задачи лабораторной работы
1. Для данного поперечного профиля реки определить конструкцию водомерного поста.

2. Запроектировать постовые устройства, провести наблюдения и основную обработку измеренных уровней в течение двух суток.


Исходные данные: 1) схема поперечного профиля реки в створе водомерного поста (приложение 10); 2) данные наблюдений за уровнем воды (приложение 11).
Порядок выполнения работы
На стандартном листе миллиметровой бумаги в принятых масштабах абсцисс и ординат строится поперечный профиль реки, который является основой для составления проекта водомерного поста. На поперечный профиль наносятся отметки уровня высоких вод (УВВ) и уровня низких вод (УНВ), которые позволяют установить амплитуду колебания уровней в реке.

При определении типа водомерного поста учитывается размер годовой амплитуды колебаний уровня, особенности строения берега реки, наличие мостов и гидротехнических сооружений и другие местные условия.

Реечный водомерный пост устраивают на водотоках и водоемах с крутыми берегами, небольшими (до 2–3 м) годовыми амплитудами колебаний уровней воды, при наличии условий, обеспечивающих сохранность поста от повреждения волнением, ледоходом, при сплаве леса или судами. При больших амплитудах колебаний уровней воды реечные посты применяются в случае наличия возможности прикрепления водомерной рейки к мостовой опоре или гидротехническому сооружению [8].

При умеренной крутизне берегов и малой амплитуде колебаний уровней рейку следует помещать в ковш-котлован, который свободно сообщается с рекой и служит успокоителем для волн. В местах с искусственным укреплением береговых откосов целесообразна установка поста с наклонной рейкой.

Для равнинных рек со значительной амплитудой колебаний уровней наиболее удобен свайный водомерный пост. В скалистых берегах вместо установки свай делаются высечки в виде ступеней с установкой зацементированных в скалу металлических штырей.

Смешанный тип (реечно-свайный) пост устраивается на участках рек, имеющих резкие переломы склонов берега: на крутой части устанавливается рейка, на пологой – сваи.

Передаточные посты устраиваются в тех случаях, когда подход к воде затруднителен из-за отвесных берегов. В зависимости от местных условий применяются передаточные посты как с автоматическими, так и с неавтоматическими отметчиками уровня.

При оборудовании поста самописцем может быть использован островной (когда сооружение с самописцем устанавливается непосредственно в водоеме, реке, озере) или береговой (когда все сооружение устанавливается на берегу в колодце, сообщающемся с водоемом через трубу) типы.

Выбрав конструкцию водомерного поста, приступают к составлению его проекта. На поперечном профиле размещаются постовые устройства, определяется положение нуля графика. Контрольный репер размещается выше возможной границы затопления на расстоянии 15 – 20 м. Головка верхней сваи должна быть на 0,25 – 0,5 м выше наивысшего уровня воды, а головка нижней сваи – на 0,5 м ниже наинизшего уровня. Превышение головок свай над поверхностью земли должно быть не более 0,1 – 0,15 м. Количество устанавливаемых свай определяется исходя из допускаемой разности отметок головок смежных свай, равной 0,7 – 0,8 м, и расстояния между ними не более 50 м (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Схема свайного водомерного поста.


На профиле водомерного поста условными знаками наносится тип реперов и свай (металлические винтовые, бетонные, деревянные), а также характер грунта (скальный, камни, валуны, галька, суглинок, песок и пр.). Под профилем составляется таблица, в которую заносятся номера реперов и свай, расстояние от постоянного начала или от репера до свай, абсолютные отметки свай (м) и приводки (см).

Данные наблюдений за уровнем воды (приложение 11) необходимо привязать к составленному проекту водомерного поста. Учитывая, что в приложении 11 уровни воды указаны для периода весеннего половодья как расстояние до плоскости, расположенной ниже УВВ, а для летней межени – выше УНВ, при заполнении книги водомерных наблюдений необходимо эти данные представить в виде отсчета уровня по соответствующей свае (рейке), используя составленный проект водомерного поста.

При учащенных сроках наблюдений в период паводка следует иметь в виду, что перевод наблюдений с одной сваи на другую должен производиться по двум сваям. Если головка сваи выходит из воды, то наблюдатель должен произвести измерения по данной свае и ближайшей к ней, затопленной водой, в два срока наблюдений.

Для обработки данных наблюдений используются приводки, взятые с профиля водомерного поста. Следует иметь в виду, что приводки, полученные после ремонта, начинают применять с даты ремонта. Если отметка сваи изменилась вследствие выпучивания грунта, вызванного его оттаиванием, то измененную приводку следует отнести на дату наступления положительных температур воздуха. Момент изменения приводок в период ледохода, замерзания и оттаивания почвы может быть установлен с помощью построенного графика связи между значениями уровня воды по выше- и нижерасположенным постам. Нарушение этой связи указывает на момент изменения приводок. Уровень воды над нулем графика (Н, см) определяется как


Н = h ± а, (7.1)
где а – отсчет по водомерной рейке, см;

h – приводка, см.

Вычисление средних суточных уровней производится по данным двухсрочных наблюдений как среднее арифметическое значение. При многосрочных наблюдениях среднесуточный уровень вычисляется как средне взвешенный:

(7.2)
гдe t – время между двумя сроками наблюдений, ч.

Результаты вычислений представляются в табл.7.1.


Т а б л и ц а 7.1. Выписка из книжки для записи водомерных наблюдений


Дата

Час

Уровень воды, см

Температура, Со

Ветер и вол-нения

Осад-ки

Приме-ча-ние

№ сваи,

рейки


отсчет

над нулем графика

средний за сутки

наблюдения

средняя

за сутки


воздуха

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12






































Контрольные вопросы
1. Как классифицируются водомерные посты?

2. Требования к участку реки при устройстве водомерного поста.

3. Как производятся наблюдения на водомерном посту?

4. Состав камеральной обработки материалов наблюдений водомерного поста


Р а б о т а 8. ОБРАБОТКА ПРОМЕРОВ РУСЛА

В ГИДРОМЕТРИЧЕСКОМ СТВОРЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РУСЛА
Глубиной потока называется расстояние по вертикали от его свободной поверхности до дна. Глубины в отдельных точках потока называют местными глубинами. При помощи измеренных глубин можно определить форму рельефа дна водотока или водоема, объем воды в водохранилище или озере и пр. Определение скоростей течения воды, расходов воды и наносов всегда сопровождается измерением глубин. Глубины измеряют гидрометрической штангой (наметкой) и лотом, гидрометрическими профилографами, эхолотом.

В состав работ по производству измерений глубин воды, кроме измерения самих глубин, входит также определение в плане положения вертикалей для измерения глубин. Вертикали для измерения глубин воды в реках, водохранилищах и других водоемах называют промерными вертикалями.

Водные сечения, в которых измеряют глубины, ориентируют по отношению к направлению движения потока различным образом. Наиболее типичными являются сечения: поперечное, продольное и косое.

Количество промерных вертикалей на поперечнике назначают исходя из цели промерных работ и характера рельефа дна. Для средних условий на реках шириной от 10 до 50 м берут 10 – 20 промерных вертикалей, на реках шириной от 100 до 300 м – 20 – 30 вертикалей и при ширине до 1000 м – 40 – 50 вертикалей. Чем сложнее рельеф дна, тем больше степень сгущения промерных сечений и промерных вертикалей [8].

Промерные работы на участке реки заканчиваются подсчетом основных морфометрических и гидравлических характеристик. Эти характеристики профиля водного сечения реки используются при гидрологических и гидравлических расчетах, вычислениях расходов воды, экстраполяции кривых Q = f (Н).


Задачи лабораторной работы
1. Построить поперечный профиль водотока.

2. Определить основные морфометрические и гидравлические характеристики профиля водного сечения.


Исходные данные: Промеры глубин поперечного сечения русла в гидрометрическом створе (приложения 12, 13).
Порядок выполнения работы
1. Поперечный профиль водотока строят по глубинам и расстояниям от постоянного начала до промерных вертикалей. Под профилем выписывают номера промерных вертикалей, расстояния от постоянного начала, глубины.

При построении поперечного профиля водотока вертикальный масштаб назначается крупнее горизонтального Урезы воды левого и правого берегов на чертеже должны быть слева и справа. Поверхность воды обозначают горизонтальной линией (рис.8.1).



Рис. 8.1. Поперечный профиль реки.


2. По поперечному профилю водотока определяются морфометрические характеристики, необходимые для гидрологических и гидравлических расчетов. К морфометрическим и гидравлическим характеристикам относятся площадь поперечного сечения, ширина реки, средняя глубина, наибольшая глубина, гидравлический радиус, параметр В. Г. Глушкова, параметр форм водного сечения.

Площадь поперечного сечения реки  вычисляется аналитически как сумма площадей треугольников и трапеций между промерными вертикалям (рис.8.2).

Рис. 8.2. Схема к вычислению площади водного сечения

и длины смоченного периметра.
по формуле

, (8.1)
где i – площадь водного сечения между промерными вертикалями2;

h1, 2, 3…n – глубина воды на промерных вертикалях, м;

h1, 2, 3…n – расстояние между промерными вертикалями, м.

Результаты вычисления площади поперечного сечения сводят в табл. 8.1.


Т а б л и ц а 8.1. Определение площади поперечного сечения водотока


№ промерных вертикалей

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина на промерной вертикали h, м

Средняя глубина между вертикалями

hср, м



Расстояние

между


вертикалями

в, м


Площадь между промерными вертикалями i, м2

Площадь поперечного сечения

, м2



1

2

3

4

5

6

7






















Ширина реки В определяется как разность расстояний от постоянного начала до урезов берега.

Средняя глубина hср водного сечения вычисляется как частное от деления площади водного сечения на его ширину:

. (8.2)

Максимальная глубина hmax на профиле определяется по данным промеров глубин (табл.8.1).

Смоченный периметр  – длина соприкосновения воды с дном водотока между урезами воды. Величина  вычисляется как сумма гипотенуз прямоугольных треугольников (рис.8.2) по формуле

. (8.3)

Гидравлический радиус R – частное от деления площади водного сечения на длину смоченного периметра:

R= / . (8.4)

Для равнинных рек, ширина русел которых близка к смоченному периметру (В  ), величина гидравлического радиуса близка к средней глубине (R  hср).



Параметр Глушкова (Г) представляет собой характеристику взаимодействия размываемого русла и потока:

, м –0,5. (8.5)

Параметр формы живого сечения β* учитывает неравномерность распределения глубины по ширине потока. Значение β* необходимо для перехода от поверхностной скорости к средней при экстраполяции кривых Q = f(Н). Параметр β* определяется по формуле Г.В. Железнякова [8]:

. (8.7)

Значение интеграла может быть определено графически путем планиметрирования эпюры, h3/2 = f (В).

При аналитическом способе определения β* интеграл заменяется суммой произведений h и b, а параметр β* получается по формуле

. (8.8)
Приближенное значение β* можно получить, используя зависимость между морфометрическим параметром и β*. Для беспойменных русел эти значения приведены в табл. 8.2.
Т а б л и ц а 8.2. Значения β* в зависимости от а h


а h

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

1,00

β*

1,47

1,39

1,32

1,26

1,21

1,17

1,13

1,10

1,07

1,04

1,02

1,00

Результаты определения морфометрических и гидравлических характеристик заносят в журнал лабораторных работ.

1   2   3   4   5   6   7


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет