Материал: 1976

зависимость расхода воды на водосливе в зависимости от напора. На основании этих показателей строится график зависимости расходов от напора. С графика снимаются необходимые величины напора.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Дать определение установившегося и неустановившегося движения жидкости.

2. Как зависит скорость потока от площади живого сечения при постоянном вдоль потока расхода жидкости? Как меняется скорость с изменением расхода жидкости?

3.Уравнение Даниила Бернулли и его гидравлическая,

геометрическая и энергетическая интерпретация.

4.Могут ли напорная и пьезометрическая линии в уравнении Д.Бернулли быть горизонтальными, иметь уклон в сторону движения жидкости, против движения жидкости?

5.Дать определение плавно изменяющегося движения. Каковы его признаки и свойства?

6.В каком смысле следует понимать определение «потеря энергии»,

учитывая, что уравнение Д.Бернулли – закон сохранения энергии при движении жидкости? Что такое местные потери энергии и потери энергии по длине потока? Одинакова ли физическая сущность этих явлений?

7.Может ли увеличение площади живого сечения вдоль потока жидкости не вызывать роста удельной потенциальной энергии?

8.Чем сопровождается любое изменение площади живого сечения

потока?

9.Что такое напорное и безнапорное движение жидкости и где оно происходит?

10.Чем характеризуются равномерное и неравномерное движения

жидкости?

11.Объяснить ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Каковы их особенности?

12.Объяснить понятия «гладкие» и «шероховатые» поверхности и дать их характеристики.

13.Что называется малым отверстием в тонкой стенке? Какие силы вызывают сжатие потока придвижении через отверстие?

14.Какова роль местных потерь энергии по длине в насадках,

коротких трубах, трубопроводах?

15.Что называется нормальной работой насадка?

16.Понятие о водосливах, виды водосливов, энергетический смысл,

практическое применение.

17. Гидрологические расчеты в простейших гидротехнических сооружениях.

2. Гидрология и гидрометрия

Гидрология – наука, изучающая гидросферу, характеристики и свойства, протекающие в ней, процессы и явления во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферной. Гидрология изучает природные воды, их распространение по земной поверхности и в толще почвогрунтов и выявляет закономерности, по которым эти процессы и явления развиваются.

В разделе гидрологии необходимо разобрать приходную и расходную части уравнения водного баланса отдельных участков земли. Необходимо усвоить, что такое водосборная площадь и бассейн водотоков, что такое модуль стока и коэффициент стока.

Гидрометрия дает материал для определения основных расчетных характеристик потока. Полученные с помощью гидрометрии – науки изучающей измерения водных объектов – уровни, глубины, расходы и другие характеристики являются основными при проектировании всевозможных водных объектов.

Из курса гидрометрии важно уяснить устройство водомерных постов,

их назначение, способы построения графиков колебания, повторяемости и

продолжительности стояния горизонтов воды. Способы определения расходов воды и скорости течения потока с помощью двух основных методов измерения – поплавков и гидрометрической вертушки Жестковского. Кроме того изучить способы определения твердого стока,

химического состава воды и т. д.

2.1. Определение объема, коэффициента и модуля стока

Количественно сток характеризуется объемом, модулем стока,

коэффициентом и слоем стока. Объем стока W выражается в м3 за определенное время (сутки, месяц, период года). Расчет объема стока

определяется по формуле W = Q t,

где: Q – средний расход воды, м3 / с;

t – время расчетного периода, с.

Слой стока hст в мм производят по формуле: hст = W / 10000 F,

где: F – величина водосборной площади в га, сток с которой равен W.

Коэффициент стока – отношение стока к осадкам за один и тот же период. Модулем стока g называется объем стока с единицы водосборной

площади в единицу времени. Определяется по формуле g = Q / F и

выражается в м3 / с или л/с с 1 га.

Пример 1.

Определить весенний сток с площади водосбора F = 720 га, при

мощности снежного покрова перед весенним снеготаянием Нсн = 0,65 м,

плотность снега = 0.25, коэффициент весеннего стока = 0,7. Плотность

снега – это отношение веса снега к его объему.

Объем снега равен 1000 F Нсн, м3, а объем воды в снеге равен 1000 F

Нсн , из этого количества часть воды, равная коэффициенту стока ,

стекает. Таким образом, объем весеннего стока W переводят в вес по

формуле:

Wвес = 1000 F Нсн = 1000 * 720 * 0,65 * 0,25 * 0,7 = 819000 м3.

(Ответ: Wвес = 819000 м3)

Пример 2.

Определить коэффициент стока вод весеннего половодья , если слой стока hст = 80 мм, мощность снежного покрова Нсн = 50 см, плотность

снега = 0,25.

Слой воды в снеге равен: 50 * 0,25 = 12,5 см = 125 мм.

= 80 / 125 = 0,64

(Ответ: = 0,64)

Пример 3.

Определить коэффициент стока, если средний годовой модуль стока равен g = 0,1 л/с с 1 га, годовое количество осадков Нос= 600 мм. Объем стока W с 1 га в год: Wвес = (0,1 * 60 * 60 * 24 * 365) 1000 = 3153,6 м3/га Слой стока: hст = 3153,6 / 10000 – 0,31536 м = 315 мм

Коэффициент стока: = 315 / 600 = 0,525 = 0,53

(Ответ: = 0,53)

Пример 4.

Определить модуль стока g = л/с с 1 га, если расход воды Q = 0,65 м3

/ с, а площадь водосбора F = 1200 га.

g = Q / F = 0,65 / 1200 = 0,00054м3/га = 0,54 л * с /га

(Ответ: g = 0,54 л * с /га)

2.2. Построение графиков частоты и обеспеченности

При проектировании гидротехнических сооружений, проведении лесокультурных работ на затапливаемых землях и т.д. необходимо знать повторяемость стояния горизонтов воды за определенный период ( за год,

вегетационный период, сплавной период и пр.). Для этих целей и строят графики повторяемости (частоты) в продолжительности (обеспеченности).

Амплитуду колебаний уровней воды за данный период разбивают на интервалы величиной 10 – 50 см. Из таблицы ежедневных уровней

(гидрологический ежегодник) определяют число дней стояния горизонтов в каждом интервале и составляют таблицу.

Эти данные и служат для построения графика частоты. Он показывает количество дней, в течении которых уровни воды находились в пределах того или иного интервала. Наиболее часто повторяющийся в течение вегетационного периода горизонт воды называется бытовым горизонтом ( ГБВ ).