K měření průtoku se v praxi používá hydrometrická točna GR-21M, číslo točny je uvedeno na listové vrtuli. Listové vrtule jsou č. 1 hlavní – o průměru 12 cm a geometrickém stoupání 20 cm, č. 2 – nedílné, o průměru 12 cm, geometrické stoupání 50 cm. Je nutné uvést jaké spinner je spuštěn do vody na (tyč, kabel). Hlavní části gramofonů:
1) Lopatková vrtule nebo rotor je uveden do rotačního stavu v důsledku silového působení přicházejícího proudu.
2) Osa, na které se otáčí lopatková vrtule nebo šelest. Osa slouží ke zpevnění listové vrtule, může být pohyblivá a napojená přímo na listovou vrtuli.
3) Tělo gramofonu. Slouží jako základ pro zpevnění a umístění jednotlivých dílů gramofonu, pro zpevnění gramofonu na tyči nebo lanku. Vhodný tvar těla je aerodynamický a vytváří nejmenší odpor proudění.
4) Počítací a kontaktní mechanismus. Slouží k počítání otáček listových vrtulí.
5) Ocas nebo kormidlo. Ocasní jednotka nebo směrovka slouží k polohování točny ve směru proudění, což je důležité zejména při práci s kabelem.
K měření průtoku vody se používají i plováky. Hydrometrické plováky jsou považovány za nejnepřesnější způsob měření průtoku vody. Pro naši řeku byly použity hladinové plováky, které byly vyrobeny ve formě kruhů, vypilované ze suchého kmene o průměru 5-15 cm a tloušťce 2-3 cm.Ne více než 4 kusy.
3.2. Metody měření průtoku vody.
Průtok vody je objem vody, který proteče daným průřezem toku řeky za 1 s. Pro velké vodní toky – řeky, kanály, přelivy vodních děl atd. – průtok vody je vyjádřen v metrech krychlových za sekundu. Průtok vody malých vodních toků – pramenů, potůčků, studánek, ale i laboratorních náhonů se vyjadřuje v litrech za sekundu.
Pro výpočet spotřeby vody existují následující metody, které lze rozdělit do dvou hlavních skupin:
1. Přímé měření průtoku.
2. Nepřímé měření průtoku.
Přímé měření průtoku zahrnuje tzv. volumetrickou metodu, která je založena na měření průtoku pomocí odměrných nádob umístěných pod proudem vody. Měří se také doba plnění odměrné nádoby. Spotřeba se stanoví vydělením objemu vody v nádobě dobou plnění.
Nepřímé měření průtoku vody lze provádět různými metodami, jejichž společným znakem je, že neměří samotný průtok vody, ale jednotlivé prvky toku a průtok se získá výpočtem. Mezi tyto metody patří:
A). Stanovení průtoku pomocí měřicích zařízení: hydrometrické náhony, jezy.
b). Metoda míchání, která má několik druhů (tepelné, elektrické a kolorimetrické).
PROTI). Stanovení rychlosti proudění z naměřených rychlostí proudění a plochy průřezu proudění se nazývá metoda „velocity-area“. Tuto metodu jsme použili v praxi. Plocha průřezu proudění je určena z výsledků hloubkových měření a rychlosti v jednotlivých bodech živého průřezu.
3.3. Měření průtoku hydrometrické vertikály.
Stanovení průtoků vody pomocí hydrometrických měřičů se provádí metodou „rychlostní plochy“. Pro zajištění dostatečné přesnosti měření průtoku je nutné, aby byl ve zvolené oblasti dodržován plynule se měnící pohyb vody, proudění vody v hlavním korytě i na nivě musí mít obecný směr přes celou šířku řeky. . Rychlost proudění při nízké vodě by měla být alespoň 0,15-0,25 m/s, aby ji bylo možné měnit pomocí otočného talíře. Je vhodné, aby v období velké vody a povodní nepřekračovaly rychlosti 3,0-4,0 m/s. V zimě by měl být říční úsek pokryt souvislou ledovou pokrývkou. Na místě by neměly být žádné oblasti se stojatou vodou nebo zpětnými proudy. Při výběru místa pro brigády stačí vzít v úvahu výhodnost místa v daném období roku.
Hydrometrický průřez řekou, ve kterém se měří průtoky vody. Poloha měřící stanice je na rovině fixována pevnými sloupy – benchmarky.
Hydrometrický měřidlo je rozděleno kolmo k obecnému směru řeky se zaměřením na směr břehů, protože pro správné určení průtoků je nutné, aby byl průřez řeky podél čáry vodoměru umístěn normálně k průměrnému směru toku. Na místě měření je zpravidla instalována jedna vodoměrná stanice, která se shoduje se stanicí vodoměrné stanice nebo se nachází v její blízkosti. V některých případech je však nutné mít dvě a někdy tři zarovnání. Je to dáno tím, že v různých obdobích roku se podmínky pro proudění vody mohou výrazně měnit.
Určení směru hydrologického úseku pomocí točny, která měří směr toku.
Práce na určení směru vyrovnání se provádějí v následujícím pořadí:
1) měření hloubky se provádějí na předem zvoleném a pevném vyrovnání, po kterém jsou v souladu s šířkou řeky a obrysy profilu vyrovnání přiřazeny vysokorychlostní vertikály v množství ne větším než 10-12 ;
2) na všech rychlostních vertikálách jsou měřeny rychlosti a směry proudu v jednom bodě v hloubce 0,6 h od povrchu; výsledná hodnota vertikální rychlosti se bere jako průměrná vertikální rychlost.
3) vypočítá se spotřeba vody (rychlost řeky vynásobíme plochou průřezu vody)* viz KG-3 Spotřeba vody pro točnu GMCM-1
Při měření průtoků vody točnami se používají tři metody – podrobné, složené a zkrácené, které se liší mírou podrobnosti měření rychlosti v živém úseku.
Před měřením průtoků vody je nutné zkontrolovat provozuschopnost hydrometrického přístroje a také stav všech zařízení na vodoměrné stanici. Při měření průtoku vody se provádějí následující práce:
1) popis stavu řeky, počasí, vodní vegetace, stavu koryta, splavování dřeva s uvedením druhu splavování, síly a směru větru, vln, zákalu vody, přítomnosti ledových jevů.
2) pozorování vodní hladiny.
3) měření hloubky na hydraulické stanici.
4)měření rychlostí proudění na točnách.
Při měření rychlostí podél každé vertikály se provádějí následující práce:
1) Počasí a podmínky řeky jsou různé.
2) Hladina vody se určuje (při výrazných změnách) na základě pozorování na vodoměrné stanici pro začátek a konec prací na točně.
3) Měří se vertikální hloubka; V zimě se dodatečně měří tloušťka sněhu, ledu, ponořeného ledu a rozbředlého sněhu.
4) Vypočítá se pracovní hloubka na svislici a spočítají se hloubky, točna se ponoří do bodů měření rychlosti.
5) Rychlosti proudu se měří v jednotlivých bodech.
Chcete-li měřit spotřebu vody pomocí otočného talíře GR21-M, musíte jej snížit na 0,6 hloubky v centrální měřicí vertikále a počítat počet hovorů. První 2-3 signály jsou přeskočeny bez záznamu. To je nutné k tomu, aby lopatková vrtule získala rychlost otáčení odpovídající rychlosti proudění vody. Dále se spustí stopky a po ≈ 100 sekundách. Hovory se počítají (jeden hovor – 20 kol). Počet hovorů se vynásobí 20 a tento výsledek se vydělí počtem sekund, dostaneme počet otáček za sekundu:
Pomocí kalibrační tabulky určíme rychlost:
V= 0,0408+0,3233*(0,2405) 2 = 0,1185 m/s
Q= 0,1185*2,2775= 0,27 m 3 /s
3.4 Měření průtoku vody pomocí hladinových plováků.
Kromě hydrometrické točny lze aktuální rychlost určit pomocí hydrometrických plováků. Metoda je založena na zaznamenávání rychlosti plovoucího tělesa-float. Při určování rychlosti s plováky se předpokládá, že rychlost proudění je rovna rychlosti plováku. Pro měření průtoku vody s povrchovými plováky nad a pod hydrometrickým vyrovnáním jsou nastavena dvě další vyrovnání ve stejných vzdálenostech tak, aby doba pohybu plováků mezi horním a spodním vyrovnáním byla alespoň 20 sekund. Při aktuálních rychlostech vyšších než 2 m.s. může být doba trvání plováků kratší, ale ne kratší než 10 sekund. Vzdálenost mezi horním a spodním křídlem by se měla měřit s větší přesností – dvakrát ocelovou páskou. Při větrném počasí je použití hladinových plováků omezené. Při měření rychlostí s plováky je výsledkem v každém případě nejvyšší aktuální rychlost podél trajektorie plováku; tato rychlost je brána jako místní rychlost v bodě průsečíku cílové čáry a trajektorie plováku. Po přerušených úsecích pod vodou jsou taženy tenké šňůry. Jeden z členů týmu se stopkami stojí u horního terče a další dva členové týmu stojí dole a dole. Student spustí plovák o něco výše, než je horní terč, a hodí ho na jádro řeky ze břehu. V okamžiku, kdy plovák projde horní bránou, spustí stopky a sleduje plovák. V okamžiku, kdy plovák projde hydraulickou bránou, pozorovatel sleduje, zda je plovák na stonku řeky. V okamžiku, kdy plovák projede spodní bránou, pozorovatel vydá signál (hlas) a žák spustí stopky. Ze všech plováků spuštěných na spínač jsou vybrány tři plováky, které ukazují nejkratší dobu pohybu mezi klapkami. Krajní hodnota trvání zdvihu těchto tří plováků by se od sebe neměla lišit o více než 10 %. Výpočet průtoku měřeného hladinovými plováky je založen pouze na nejvyšší rychlosti proudění pomocí vzorce:
Q=0,53*0,116*2,2775=0,14м 3 /c
Kde K je koeficient přechodu od nejvyšší povrchové rychlosti k průměru, Vmax. je nejvyšší povrchová rychlost proudění, která je definována jako aritmetický průměr hodnot rychlosti vypočítaných ze čtyř plováků s nejkratší dobou trvání zdvihu. ω – plocha vodního průřezu toku. Při měření rychlostí proudu u pobřeží, kde mohou být plováky zdržovány pobřežní vegetací a kde rychlosti hromadného proudění, se doporučuje spouštět plováky na kratším úseku, čímž se vytvoří horní a dolní roje pro tento řetězec s menší vzdáleností mezi nimi.
Spotřeba vody se rovná:
*podívejte se do přílohy „kniha pro měření průtoku vody pomocí plováků“
3.5 Stanovení průtoku vody pomocí Chezyho rovnice.
Chezyho vzorec vypadá takto:
Maximální hladina vody je určena značkami vysoké hladiny. Podél místa jsou břehy zarovnány na nejvyšší úroveň a okraj vody, aby se určil sklon vodní plochy. Na základě zpracovaných nivelačních dat se sestaví profil příspěvku.
