Вимірювання витрати відкритих потоків

Для вимірювання витрати води у відкритих каналах і потоках застосовуються гідрометричні щити, канали Вентурі, вимірювальні водозливи, гідрометричні вертушки і інші пристрої і способи вимірювання.

Необхідність вимірювання витрати відкритих потоків виникає при випробуваннях гідротурбін і потужних насосів, при визначенні дебіту річок і зрошувальних споруд і т. Д. У всіх цих випадках ми маємо справу з величезними витратами води.

Для деяких випадків водопостачання відкритими каналами, а також при випробуваннях гідротурбін і контролі за їх роботою набув поширення спосіб вимірювання витрати води за допомогою гідрометричного щита. Цей спосіб легко здійсни і дає хороші результати, якщо при виробництві будівельних робіт передбачається виділення спеціального вимірювального ділянки каналу з гладкими стінками і дном і спеціальних пристосувань для кріплення і просування щита.

Полягає цей спосіб вимірювання в наступному (рисунок 1 гідрометричний щит) .

Легка перегородка, виконана за профілем каналу, зміцнюєте вертикально на каретках, що можуть переміщатисГидрометрическийя по напрямних. У вихідному положенні перегородка піднята і закріплений замком в піднятому положенні. Перед початком вимірювання пров містечка опускається в потік і під дією напору води переміщається зі швидкістю потоку за течією.

На контрольній ділянці АВ довжиною L фіксується секундоміром за цей час перегородка опише обсяг, що дорівнює добутку площі перетину потоку F на довжину контрольного ділянки.

Надійні значення коефіцієнта а мають водозливи з вертикальним порогом з гострою верхньою кромкою при правильному (без падіння уздовж стінки порога) закінчення через водозлив. Це може бути забезпечено підведенням повітря під падаючу струмінь.

Крім прямокутної, поріг може мати також трапецеидальную і трикутну форми.

Для правильного визначення витрат за допомогою вимірювальних водозливів повинні бути витримані певні вимоги. Основними є такі:

1) Перед підходом потоку до водозливу і при закінченні через водозлив повинна бути забезпечена рівномірність потоку.

2) В кінці контрольної ділянки щит утримується упором, а нижня частина перегородки звільняється і утримується потоком в похилому положенні.

Іншим способом вимірювання витрати відкритих потоків є спосіб вимірювання за допомогою вимірювальних водозливів. Це спосіб знаходить застосування при спорудженні гребель та інших аналогічних гідроспоруд.

УстройствоПристрій водозливу показано на малюнку 2.Устройство

Виконується прямий канал перед водозливом з гладкими дном і стінками, які повинні бути вертикальними і паралельними як перед водозливом, так і за ним.

1) Стійкість потоку, падаючого з порога, досягається, як говорилося вище, підведенням повітря під падаючу струмінь. Хороший доступ повітря під струмінь можливий за умови, якщо поріг водозливу розташований досить високо над рівнем води за водозливом.

2) Поріг водозливу з боку підходу води повинен мати гладку поверхню і досить гостру і прямокутну кромку, яка, крім цього, повинна бути горизонтальна і прямолінійна.

канал

В окремих випадках для вимірювання витрати відкритих потоків застосовується (рисунок 3), який за принципом дії подібний до сопла або трубі Вентурі з тією лише різницею, що перетин потоку в вимірювальної частини каналу змінюється зі зміною витрати, в той час як перетин потоку в закритому трубопроводі залишається постійним незалежно від витрати.

Так само як і для випадку звуження потоку, при спільному вирішенні рівнянь Бернуллі і нерозривності струменя може бути отримана залежність між витратою і перепадом тисків в перетинах / і //.

Потрібно зауважити, що втрата тиску в каналі Вентурі менше, ніж на вимірювальних водозливу, тому канал Вентурі може бути використаний більш широко. Крім того, через канал Вентурі потік проходить всім перетином, що дозволяє вимірювати про хід забрудненої води.

Розглянуті способи вимірювання витрати вимагають спеціальних, часом дорогих споруд, що не завжди можливо, особливо при більшому перерізі каналів і річок. У цьому випадку широко застосовується спосіб вимірювання витрати по середній швидкості потоку в певному перетині. Для цієї мети широко застосовуються гідрометричні вертушки (рисунок 4).  гидрометрическая

При зануренні в потік води вертушка обертається зі швидкістю, пропорційною швидкості потоку в місці вимірювання.