Вплив гідрологічного режиму малих річок на будівництво гідротехнічних споруджень і призначення гідрометричних і гідрологічних робіт

Розміщення на графіку точок витрат, площ і швидкостей у вигляді правильно розташованих систем свідчить про стійкість русла і відсутність перемінного підпору. У цьому випадку побудова кривої витрат не складає труднощів. Окремі точки, що відхилилися від кривої витрат, варто перевірити по кривій площ і швидкостей. Добутки відповідних  Ф и vсp не повинні відрізнятися від величини Q більш ніж на 1%.

При значній розкиданості крапок криву Q=f (H) будують по центрах ваги груп точок. У цьому випадку, якщо точки виміру розташовуються рівномірно по всій амплітуді рівня, криву поділяють по висоті на рівні інтервали. При розміщенні точок окремими групами інтервали призначають відповідно цим групам. Іноді будують дві криві: одну при підйомі, іншу при спаді.

 

Для оцінки точності побудованої кривої витрат обчислюють середню квадратичну помилку   у відсотках по формулі:

 

  (6)

 

де n – число обмірюваних витрат;

 Q – відхилення у відсотках (  Q= 100 (Qu – Qk) : Qu, де Qu – обмірювана витрата при даному наповненні в м3/сек, Qk – витрата по кривій для того ж наповнення в м3/сек;   – сума квадратів відхилень для всіх обмірюваних витрат.

 

Величина   не повинна перевищувати 5%. Обчислення   зручніше робити в табличній формі:

№ витратДати вимірівВиміряніQk, м3/сек по кривій витрат 

 

 

 

НсмQu, м3/сек

 

 

 

 

Для судження про ступінь охоплення зробленими спостереженнями повної амплітуди рівня води на креслення, де зображена крива Q=f (H), наносять вищі і нижчі рівні води на підставі зібраних при обстеженні даних.

У зв'язку з тим, що шляхом безпосередніх спостережень не вдається, як правило, зробити вимірювання максимальних витрат, для їх визначення користаються теоретичними прийомами чи екстраполюють побудовану криву витрат. Для цього спочатку визначають значення площі водного перетину, що відповідає рівню високих вод (визначеному, наприклад, слідами), і будують криву  =f (H). Криву vср=f (H) екстраполюють графічно продовженням по лекалу її частини, побудованої на підставі фактичних вимірів. Криву Q=f (H) знаходять шляхом екстраполяції. Виходячи з того, що криві Q=f (H),  =f (H) і vcp=f (H) зв'язані між собою рівністю Q= vcp, по ньому і роблять їх ув'язування, тобто кожне значення витрати Q на графіку повинне бути дорівнює добутку  vcp для цього ж рівня. Графічна екстраполяція не повинна перевищувати 20% амплітуди коливань рівня води (15% вгору від максимальних вимірюваних витрат і 5% униз від мінімальних вимірюваних витрат). Якщо криву витрат приходиться екстраполювати до рівнів води, при яких річка виходить з русла на заплаву, то це припустимо робити тільки при наявності витрат, що відповідають цим рівням, інакше потрібно будувати верхню ділянку кривої витрат, користуючись гідрологічними чи гідравлічними методами.

При екстраполяції в цьому випадку необхідно мати на увазі, що з виходом води на заплаву різко збільшується площа водного перетину й у той же час усереднена швидкість усього потоку (у руслі і на заплаві) зменшується.

Екстраполяція кривих витрат повинна виконуватися з великою старанністю, тому що навіть невеликі відхилення в побудові кривої на її кінцевих ділянках можуть привести до помилок при визначенні максимальних і особливо мінімальних витрат.

Якщо екстраполяція кривої Q=f (H) (у межах 15% амплітуди коливань рівнів) не дозволяє установити величину максимальної розрахункової витрати, то для її визначення застосовують гідрологічні методи.

Побудова кривої витрат при відсутності даних усереднених вимірів витрат. У цьому випадку побудова кривої витрат виконують, використовуючи формули гідравліки.

Витрата води Q у м3/сек визначається по формулі:

 

  (7)

 

де v – середня швидкість потоку в м/сек;

  – площа водяного перетину в м2;

n – коефіцієнт шорсткості русла;

hcp=  середня глибина наповнення русла в м;

I – поверхневий ухил розглянутої ділянки річоки (визначається на підставі подовжнього профілю) ;

х – параметр, що відшукується в залежності від  .

Для користування формулою (7) необхідно мати креслення поперечного профілю русла і річкової долини (якщо максимальні витрати виходять на заплаву) з нанесеними на ньому зрізаним (тобто миттєвим чи приведеним) і максимальним (визначеним слідами) рівнями. На ділянці річки, де будується крива витрат, на підставі наявного поздовжнього профілю треба обчислити подовжній ухил поверхні води в ріці. Необхідно також мати докладний опис стану русла, щоб можна було з найменшою помилкою скористатися даними при визначенні коефіцієнта шорсткості.

Порядок обчислення витрат води в цьому випадку наступний: задаються наповненням русла Нм (оцінкою рівня), потім по кресленню поперечного профілю для цього значення Н знаходять В и обчислюють  .

 

 

Основними задачами, що ставляться при вивченні твердого стоку, є: вивчення мутності у відношенні зміни її в часі, визначення стоку зважених наносів, вивчення гранулометричного складу наносів і з'ясування питань розмиву і намиву, тобто деформацій русла.

Спостереження над наносами малих річок варто робити одночасно зі спостереженнями над режимом рівнів витрат води, причому проби на мутність беруть у тих же точках, де й вимірюють швидкості.