Питання 10
Якщо взяти за осі координат витрату води Q, рівень Н і завдати точки вимірювань, то лінія, проведена через точки, дасть графічний зв'язок між витратами та рівнями – криву витрат. Такий графік є результатом гідрометричних робіт на даному створі. Він є основним засобом для підрахунку стоку.
До початку побудови кривої витрат проводять ретельний аналіз вихідних матеріалів щодо вимірювання витрат та режиму річки. До них в першу чергу відносяться відомість виміряних витрат, технічний список гідроствору, суміщені поперечні перерізи гідроствору за період вимірювання витрат. В обов'язковому порядку встановлюють позначки, за яких починає затоплюватися заплава.
Крім кривої витрат, зазвичай на загальному кресленні, будують графіки залежно від рівня води площ живих перерізів та середніх швидкостей
Якщо точки вимірювання лежать вузькою смугою, криві проводяться так, щоб вони проходили посередині смуги точок. Якщо точки розкидані, то проведення кривої їх розбивають на групи за інтервалами рівня. Кожна група точок, що лежить в одному інтервалі, замінюється однією точкою центром тяжкості групи. Координати центру тяжкості є середніми арифметичними значеннями відповідних координат точок.
Після побудови кривих, щоб перевірити правильність їхнього проведення, вони взаємно ув'язуються, навіщо використовують рівність.
Ув'язування кривих роблять по всій висоті амплітуди рівня. Вважається, що якщо розбіжність між витратою, знятою з кривоюQ=f\(H),і добутком не перевищує 1%, то криві побудовані правильно. Якщо розбіжність перевищує 1%, то встановлюють причину цього та виправляють криву,яка відхиляється від середнього становища. Може зустрітися випадок, коли уточнювати та виправляти доведеться всі три криві.
Побудову кривої витрат закінчують перевіркою точності отриманої залежності. Ця перевірка полягає у визначенні відхилень виміряних витрат від кривої та обчисленні ймовірної помилки. Відхилення виміряних витрат від
кривої виражаються у відсотках стосовно виміряних витрат. Ймовірну помилку знаходять за формулою
п - число виміряних витрат; відносне відхилення виміряної витрати,
Отримана залежністьQ=fi(H)вважається гарною, якщо ймовірна помилка знаходиться в межах 2-4%.
На річках з широкими заплавами зв'язок між витратою та рівнем у верхній частині амплітуди коливань буває неоднозначним: на кривійQ=fi(H)утворюється петля з гілками підйому та спаду (рис. 80). Пояснюється це так. На підйомі повені затоплення заплави відбувається за рахунок відтоку води з основного русла, причому процес затоплення йде зверху вниз за течією річки. Ухил вільної поверхні у своїй, очевидно, збільшується. На спаді повені вода стікає з заплави в русло і процес спорожнення заплави теж йде зверху донизу. Ділянка із затопленою заплавою підпирає ділянку, де заплава вже звільнилася, і ухил вільної поверхні зменшується. Різниця в ухилах на підйомі та спаді призводить до відповідної, але відносно меншої різниці у витратах води (меншій тому, що витрата пропорційна кореню квадратному з ухилу).
Якщо точок вимірювань при затопленій заплаві мало і петля кривої витрат вузька, то нехтують часто наявною неоднозначністю, проводячи середню лінію між гілками підйому і спаду. Максимальні витрати виходять у своїй дещо заниженими.
Крива витрат води має охоплювати всю амплітуду коливання рівнів. Але дуже часто спостерігаються випадки, коли витрати при високих і низьких рівнях не вимірювалися, і тоді доводиться вдаватися до екстраполяції кривої витрати води як до максимального рівня, так і до нижчого рівня. ,
Розглянемо деякі способи екстраполяції кривої витрат.
Спосіб графічної екстраполяції застосовується в тому випадку, коли необхідно провести екстраполяцію кривої витрат у невеликих межах - вгору на величину не понад 10% і вниз - не понад 5% загальної амплітуди рівнів. При цьому русло річки повинно мати правильну коритоподібну форму або, принаймні, не повинно мати різких змін ширини при зміні рівнів. Графічну екстраполяцію виконують в такий спосіб. На початку екстраполюються до необхідного рівня кривіw,vcP:перша за обчисленими при різних рівнях площами живого перерізу русла, друга - графічно з урахуванням загального напрямку та кривизни графікаvcp=f3 (H).Твори значень w, иср. що знімаються з цих кривих при тих самих рівнях, визначають витрати, якими і проводять кривуQ=f\(H).
Коли екстраполяцію виробляють вниз, то цю операцію можна ввести визначеність, знаючи відмітку гребеня нижнього перекату. Якби рівень води на гідростворі впав до цієї позначки, то витрата звернулася б у нуль. Відклавши цю позначку на осі Н, нижня ділянка кривої
Q= зводять до отриманої точки.
Спосіб екстраполяції кривої витрат за допомогою безрозмірної постійної М заснований на застосуванні рівняння (49), що зв'язує витрату води із середньою глибиною та шириною перерізу плесових лощин. Ним можна користуватися у всій амплітуді коливання рівнів 1 до виходу річки на заплаву, а принезатоплювані береги - в межах повної амплітуди коливань. Його перевага перед іншими способами визначається тим, що для його застосування не треба знати ні ухилу вільної поверхні, ні коефіцієнта шорсткості - 'величин, які істотно змінюються при коливаннях рівнів (причому відомостями про ці зміни ми зазвичай не маємо). В результаті надійність екстраполяції кривої витрат за допомогою постійної М виявляється вищою за надійність інших способів екстраполяції.
Екстраполяцію виконують наступним чином. За даними виміряних витрат, користуючись формулою (48), обчислюють значення постійної М та знаходять її середнє арифметичне значення. Потім по поперечному перерізу гідростворення для кількох значень рівня, при яких витрати не вимірювалися, визначають елементи живого перерізуВіhcp. 49) і, обчисливши витрати, екстраполюють криву. Підрахунки, необхідні екстраполяції, зводять у таблицю.
У тих випадках, коли потрібно екстраполювати криву витрат на інтервал рівнів, при яких затоплено заплаву, виконують гідравлічний розрахунок, заснований на роздільному застосуванні формули Шезі до потоків в основному руслі 1 і на заплаві. Точність такого розрахунку невелика.