Построение кривой расхода воды

Расход воды, вычисленный по измеренным скоростям течения при разных уровнях, заносят на каждом гидрометрическом створе в ведомость измеренных расходов.

По данным этой ведомости для каждого гидрометрического створа строят график зависимости расхода от уровня, называемый кривой расходов воды (рис.13.9). На горизонтальной оси этого графика размечается шкала расходов, а на вертикальной – шкала уровней над нулем графика или отметки горизонтов воды.

Измеренные расходы воды наносят на график точками, обведенными кружками, с указанием номера расхода или даты его измерения. Посредине полосы этих точек проводят плавную линию, которая и представляет собой кривую расходов.

На одном и том же графике вместе с кривой расходов Q = f(H) часто наносят кривые площадей живых сечений ω = f(Н) и средних скоростей течения v = f(H).

Кривую ω = f(Н) строят по способу, изложенному в п. 12.3, а кривую v = f(H) – по средним скоростям (v = Q/ω).

Масштабы уровней, расходов, площадей и средних скоростей назначаются с таким расчетом, чтобы кривая Q = f(H) расположилась к оси абсцисс под углом 40–45º, а кривые ω = f(Н) и v = f(H) – под углом 55–60°.

Для удобства пользования кривой расходов ее нижнюю ветвь часто вычерчивают отдельно в более крупном масштабе.

Рис. 13.9. Кривые расходов, площадей живого сечения и средних скоростей течения.

Разброс точек измеренных расходов на графике Q = f(H) обусловлен, помимо неизбежно допускаемых погрешностей при их определении, рядом природных факторов: неустойчивостью русла реки, изменчивостью уклона водной поверхности в течение года, наличием ледяного покрова в зимнее время и др.

Средние скорости течения, а следовательно, и расходы воды в реках, зависят от уклонов водной поверхности. Последние же нередко подвержены существенным колебаниям. Например, в период весеннего подъема уровней уклоны водной поверхности больше, чем при спаде уровней. Поэтому расходы воды, измеренные при одинаковых горизонтах в периоды подъема и спада паводка, оказываются разными, что вызывает значительный разброс точек на графике Q = f(H) при высоких уровнях. В таких случаях верхний участок кривой расходов строят в виде двух ветвей – одной для периода подъема паводка и второй для периода спада.

Зимние расходы воды, измеренные под ледяным покровом, оказываются значительно меньше летних при тех же уровнях. Объясняется это тем, что ледяной покров создает дополнительное сопротивление, обусловливающее уменьшение скоростей течения. Поэтому для зимнего периода следует строить самостоятельную кривую расходов. Наконец, при неустойчивом русле кривая расходов может ежегодно менять свое очертание и поэтому должна систематически корректироваться.

Часто измеренных расходов воды бывает недостаточно для построения кривой Q = f(H), охватывающих всю амплитуду колебания уровней. В таких случаях возникает необходимость в ее продолжении (экстраполяции) до высоких горизонтов воды.

Существует несколько способов экстраполяции кривых расходов, простейшими из которых являются следующие:

1. Если экстраполируемый участок кривой расходов охватывает интервал уровней, не превышающий 10–15% общей амплитуды их колебания, и река не выходит при высоких горизонтах на пойму, кривую Q = f(H) можно продлить «на глаз», сохраняя общую тенденцию ее направления на предшествующем участке.

2. Когда кривая Q = f(H), построенная по измеренным расходам, охватывает 65–75% амплитуды колебания уровней, и река имеет одно устойчивое русло, экстраполяцию кривой расходов проводят по трем-четырем расходам, вычисленным при высоких уровнях воды по формуле Q = ωv.

Значения площадей живых сечений для определения этих расходов устанавливают по кривой ω = f(H), а средних скоростей течения – путем экстраполяции кривой v = f(H). Участки кривых Q= f(H) и v = f(H), полученные путем экстраполяции, наносят на график пунктиром.

3. Если имеется всего несколько измеренных расходов, но известны сведения о живых сечениях и уклонах поверхности воды при разных уровнях, включая высокие горизонты воды, кривую расходов можно построить по формулам гидравлики.

4. При наличии на реке опорного створа, для которого кривая Q = f(H) построена до наибольших уровней, можно произвести перенос кривой расхода с опорного створа на изучаемый створ. Перенос кривой расходов с одного створа на другой возможен при соблюдении следующих условий:

между створами должна иметься кривая связи соответственных уровней;

участок реки между створами не должен иметь значительных притоков;

площади водосбора реки в опорном и изучаемом створах не должны отличаться друг от друга более чем на 25–30%.

Перенос кривой расходов с одного поста на другой производится следующим образом.

На кривой расходов опорного створа намечают ряд точек с координатами (H₀₁, Q_0l); (H₀₂, Q₀₂); (H₀₃, Q₀₃) и т. д. Уровни с опорного на изучаемый створ переносятся по кривой связи соответственных уровней, а расходы – умножением на постоянный коэффициент α, равный отношению площадей водосбора этих постов (α = F/F₀).

Q₁ = αQ₀₁; Q₂ = αQ₀₂; Q₃ = αQ₀₃ и т. д.

По координатам (H₁, Q₁); (H₂, Q₂); (H₃, Q₃) и т. д. строят кривую расхода для изучаемого створа.

Кривые расходов и таблицы ежедневных уровней воды по опорным гидрометрическим створам служат исходными материалами для определения ежедневных расходов, которые в свою очередь предназначены для расчета объема стока и всех его характеристик.

Дата добавления: 2014-01-20