Водоучет на открытой оросительной сети

Методы учета воды

Расход и сток воды можно измерять прямыми и косвенными методами.

Прямые методы измерения (объемный и весовой) применяют при контрольном замере небольших расходов воды, тарировке точных водомерных и водоучитывающих приборов.

В гидромелиоративной практике пользуются в основном косвенными методами, которые могут быть разделены на следующие группы:

  • методы учета, использующие принципы определения расхода воды по элементам сечения русла водотока и скорости потока (русловой метод);
  • методы, основанные на законах гидравлики истечения воды через отверстие или порог сооружения (гидравлический метод);
  • методы непосредственного измерения полного расхода воды в сечении потока (электромагнитный, ультразвуковой, и др.).

Русловой метод учета воды

Сущность руслового метода заключается в определении расхода воды непосредственно в русле потока по площади его живого сечения и средней скорости течения.

Определение расхода воды производят в следующем порядке. В выбранном створе замеряют ширину по урезу воды и разбивают вертикали для замера скоростей. При ширине канала менее 5 м принимают 3-4 вертикали, при ширине от 6 до 20 м – 5-6, при большей ширине – 7-8 вертикалей. В зависимости от глубины воды в канале на каждой вертикали замеряют 1-3 скорости. При трех точках скорости определяют на уровне 0,2; 0,6; 0,8 глубины от поверхности; при двух точках – 0,2 и 0,8 глубины, а в одной точке – на 0,6 глубины, если она не превышает 0,3 м.

Определяют среднюю скорость, затем определяют расход воды. После определения указанной зависимости, учет воды сводится лишь к замеру по рейке уровня воды Н и определению расхода Q по зависимости Q= f(H) и к периодическим контрольным замерам для проверки этой зависимости.

Участок канала, где производится замер расхода (стока) воды, должен удовлетворять следующим требованиям:

  • режим потока воды в этом месте должен быть характерным для возможно большего участка канала;
  • участок должен быть прямолинейным на протяжении (4-5)Вк (Вк – ширина канала по верху);
  • влияние переменного подпора от регулирующих сооружений на канале должно быть незначительным.

Русловой способ измерения расхода (стока) воды используют при учете воды на опорных постах источников орошения, на головных участках и балансовых пунктах учета магистральных и других крупных каналов, а также при тарировочных и контрольно-испытательных измерениях. Однако он очень длителен, а ошибки измерения расходов при деформации русла вследствие размыва или заиления могут достигать 10% и более.

Гидравлический метод водоучета

Учет воды гидравлическим методом производится либо с помощью имеющихся на каналах гидрометрических сооружений (подпорных, регулирующих, водовыпускных), либо с помощью специальных водомерных сооружений (устройств).

Сущность метода состоит в создании на пути потока воды с равномерным течением какого-либо препятствия (сопротивления), для преодоления которого поток затрачивает определенный напор. Измеряя этот напор и живое сечение потока, вычисляют расход воды по формуле.

Как правило, для создания условий измерения расхода прибегают к сужению потока. При использовании для этой цели уже построенных на канале гидротехнических сооружений производят их тарировку.

Тарировка гидротехнических сооружений

Метод тарировки заключается в установлении постоянной зависимости между расходами воды и основными элементами потока и сооружения. Тарировке подлежат только исправные, правильно построенные гидротехнические сооружения. Кроме того, такие сооружения должны иметь постоянный, характер истечения (подтопленное, неподтопленное, напорное, безнапорное) и плавный подход воды при отсутствии насосов.

Тарировка гидротехнических сооружений производится гидрометрическим или гидравлическим способом.

Сущность гидрометрического способа тарировки заключается в измерении расходов через сооружение при различных напорах на пороге его и затем нахождении зависимости Q=f(H), Этот способ аналогичен русловому способу водоучета в каналах, описанному выше.

Гидрометрический способ применим, однако, только в ограниченных случаях - для сооружений открытого типа с постоянным неподтопленным режимом истечения и нерегулируемых, т.е. без щитов: перепадов, быстротоков, лотков, акведуков и т.п.

Во всех остальных случаях применяется гидравлический способ тарировки, который состоит в нахождении связей между расходом через сооружение и гидравлическими параметрами этого расхода по вышеуказанным, формулам.

Задачей гидравлического способа тарировки является определение значений расходного коэффициента, который зависит как от типа сооружения и особенностей его конструкции, так и от условий истечения через него, а нередко - и от пропускаемых расходов. Каждое сооружение имеет свои индивидуальные значения этого коэффициента, поэтому принятие табличных значений при водоучете может привести к значительным ошибкам. Все остальные элементы формул легко определяются на месте путем замеров.

Как при гидрометрическом, так и при гидравлическом способе тарировки определение расходов через сооружение может производиться как с помощью гидрометрических вертушек, так и замером водомерами, устанавливаемыми в канале.

Водомерные определения проще, точнее и быстрее, однако, их удается применять только при сравнительно небольших расходах.

Водомерные устройства на оросительной сети

Применяемые водомерные устройства на открытой оросительной сети можно разделить на устройства для измерения транзитных расходов и сооружения для измерения расходов в узлах вододеления.

К первой группе относятся водосливы с тонкой стенкой (полигональные и криволинейные) и водомерные пороги.

Ко второй группе можно отнести водомерные насадки, водомерные приставки, сопротивления в трубах: кольца, диафрагма, сужения. Водомерные насадки и приставки служат для водоизмерения в каналах; сужения же и диафрагмы применяются как на каналах, так и в закрытых оросительных трубопроводах.

Источник: lib.cef.spbstu.ru

Избранная библиография

Статьи

Варичев М.А. - Обеспечение рационального использования водных ресурсов (2007) 

Ивахненко А.Е., Клишин В.Т., Варичев М.А. - Совершенствование способа определения расхода воды на открытом водотоке с призматическим руслом по методу «уклон-площадь» (2005) 

Расулов У.Р., Ибрагимов И. - Новый метод и средство измерения расходов воды для открытых каналов гидромелиоративных систем (2007) 

Филиппов Е.Г., Бракени А. - Использование водосливов с порогом треугольного профиля для измерения расходов воды в открытых руслах и каналах 

Технические нормативы

ГОСТ 15126-80 Средства измерения скорости течения воды. Вертушки гидрометрические реечные. Общие технические требования 

ГОСТ 25855-83 Уровень и расход поверхностных вод. Общие требования к измерению 

ГОСТ Р 51657.0-2000 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Основные положения 

ГОСТ Р 51657.2-2000 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Методы измерения расхода и объема воды. Классификация 

ГОСТ Р 51657.3-2000 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Гидрометрические сооружения и устройства. Классификация 

ГОСТ Р 51657.4-2002 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Измерение расходов воды с использованием водосливов с треугольными порогами. Общие технические требования 

ГОСТ Р 51657.5-2002 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Способ измерения расходов воды с использованием ультразвуковых (акустических) измерителей скорости. Общие технические требования 

Нормативно-методическая и справочная информация

МИ 1759-87. Расход воды на реках и каналах. Методика выполнения измерений методом «скорость-площадь» (1987) 

МИ 2406-97. Расход жидкости в открытых каналах систем водоснабжения и канализации. Методика выполнения измерений при помощи стандартных водосливов и лотков (1997) 

Методические указания по проведению градуировки различных водопроводящих сооружений на крупных каналах межгосударственных оросительных систем (1999) 

Патенты

Прибор для определения скорости течения воды (SU 14152) 

Устройство для определения расхода воды в потоках (SU 15128) 

Прибор для измерения скорости течения в открытых потоках (SU 22927) 

Устройство для определения средней скорости течения воды в реках (SU 22928) 

Прибор для измерения скорости течения воды в открытых руслах (SU 24972) 

Приспособление для измерения скорости течения в поверхностном слое воды (SU 25288) 

Прибор для измерения скорости течения воды в открытых потоках (SU 29264) 

Прибор для указания скорости течения воды (SU 31146) 

Прибор для измерения скорости течения воды в открытых потоках (SU 33310) 

Прибор для определения средней скорости течения воды в водоемах (SU 33702) 

Поплавок для определения скорости течения воды (SU 50213)