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

Вайнберг М.В. - Водоучет на открытых каналах оросительных систем (2016) 

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 

Чураев А.А., Вайнберг М.В. - Способ определения расхода воды на открытых каналах оросительных систем по методу «уклон-площадь» (2014) 

Чураев А. А., Вайнберг М. В. - Современное применение метода «уклон-площадь» на открытых каналах оросительных систем (2015) 

Шепелев А.Е. - Анализ средств водоучета и водоизмерения с целью их применения на открытых оросительных системах (2018) 

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) 

Рекомендательные документы и руководства

Измерение расхода воды на каналах (инструкция) / Р.Р. Масумов (2020) 

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) 

Диссертации и авторефераты

Мамбетов Э.М. - Совершенствование водомерных сооружений для учета воды во внутрихозяйственных каналах (на примере Чуйской долины) (2017)