Тема: Оценка точности измерения расхода водосливами с тонкой стенкой различной формы

Гидрологические измерения на реках имеют большое научное и практическое значение. Инженерная гидрология и речная гидравлика со всеми их сложными разделами развивались на основе обобщения гидрометрических данных. Для решения всех проблем по использованию и управлению водными ресурсами требуется исчерпывающая разнообразная и своевременная информация о режиме водных объектов. На разных стадиях водохозяйственного проектирования требуются гидрологические данные разной подробности и точности. Вместе с тем точность самих гидрологических измерений в большой степени зависит от формы движения жидкости, размеров потока, изменчивости элементов движения во времени и пр. Следовательно, изучение и использование водных ресурсов должно включать и оценку точности их определения вместе с точностью самих измерений и точностью расчетов.
При количественном выражении стока воды речных потоков используется понятие «расход воды». Согласно ГОСТ 19179-73 «Гидрология суши. Термины и определения» [1]: «Расход воды - это объем воды, протекающий через живое сечение потока в единицу времени».
Существует много различных способов определения расходов воды, что объясняется большим разнообразием форм движения жидкости и размерами самих потоков.
Измерение расхода методом «скорость-площадь» предполагает натурное определение скорости течения воды. Погрешность измерений данным методом при использовании гидрометрической вертушки составляет 5-10 %. Применение водосливов позволяет сократить погрешность до 1-3 % [2].
Как измерительная установка водосливы очень удобны, когда требуются частое и точное определение расхода для учета стока малых рек, распределения воды по ирригационной системе и при исследовательских работах, связанных с изучением расхода и стока. Они также широко применяются в гидравлических лабораториях...
Купить

В результате проведённых исследований в работе решена задача оценки точности измерения расхода воды водосливами с тонкой стенкой различной формы (трапецеидальной и параболической).
Целью работы является оценка точности измерения расхода воды водосливами с тонкой стенкой. Для достижения поставленной цели изучена литература по данному вопросу и проведена серия лабораторных экспериментов.
При этом были решены следующие основные задачи:
1. Обобщена информация по водосливам с тонкой стенкой.
2. Теоретически исследована точность определения расходов воды незатопленными водосливами с тонкой стенкой.
3. Проведена серия лабораторных экспериментов для определения коэффициентов расхода водосливов.
При проведении экспериментальных исследований работы водосливов с тонкой стенкой получены следующие результаты:
- Определены коэффициенты расхода для водосливов трапецеидального и параболического профиля.
- Построены графики зависимости Q=f(H) для исследуемых водосливов.
В результате проведенных экспериментов получено, что водосливы трапецеидального и параболического профиля при измерении малых расходов в лабораторных условиях дают значения расходов с точностью 2 %.
Из теоретических формул видно, что при одинаковой погрешности измерения напора на водосливе и одинаковых напорах воды относительная погрешность определения расхода воды треугольным водосливом больше, чем трапецеидальным. Однако, один и тот же расход воды через треугольный и трапецеидальный водослив будет проходить с разными напорами. При пропуске малого расхода воды на треугольном водосливе создается значительно больший напор, чем на трапецеидальном, и, следовательно, относительная погрешность будет существенно меньше. Поэтому треугольные водосливы рекомендуются для измерения небольших расходов воды.
При больших расходах трапецеидальные и параболические водосливы обеспечивают большую точность измерения расхода воды, чем треугольные.
Преимуществом трапецеидального водослива при использовании его не в лабораторных условиях, а в каналах является то, что допустимый максимальный напор составляет 1 м [8]. Для сравнения допустимый максимальный напор для треугольного водослива составляет 0,4 м.
В качестве практических рекомендаций к использованию водосливов для определения расхода жидкости, измеряемого в открытых каналах, можно указать следующее. Чтобы получить надежные результаты измерений расходов, водосливы необходимо устанавливать с соблюдением правил:
1) перед подходом к водосливу поток должен протекать прямолинейно во избежание перекоса водной поверхности в отверстии водослива; ось потока должна совпадать с осью водослива;
2) уровень нижнего бьефа всегда должен быть ниже ребра водослива во избежание его подтопления;
3) под струю переливающейся воды должен быть свободный доступ воздуха;
4) края водосливного отверстия должны быть заострены, без вмятин и зазубрин, фаска среза должны быть обращена в сторону падения струи;
5) ребро прямоугольного и трапецеидального водосливов должно быть установлено горизонтально, а сама рамка водослива вертикально;
6) перед стенкой водослива не должно быть скоплений наносов и мусора;
7) водомерная рейка для определения величины напора располагается выше рамки водослива на расстоянии не менее 2Нтах ; нуль рейки должен быть на одной отметке с порогом водослива.
Таким образом, цель выпускной квалификационной работы достигнута полностью, выполнены поставленные задачи, выработаны предложения по практическому использованию водосливов.

Купить