873

21

вспомогательный № 3 и фиксируют их перетянутыми с берега на берег размеченными канатами, закреплёнными за колья, забитые в грунт берегов.

Рис. 8. План (а) размешения гидростворов и поперечный профиль (б) лесосплавного лотка

Примечание. Обозначенные знаком Σ значения граф просуммировать.

Минимальное расстояние l между верхним и нижним вспомогательными створами должно быть не менее l ≥ (20 ÷ 30)v (где v — максимальная поверхностная скорость течения воды) или равным 0,5 ÷ 2 ширины реки.

Главный створ № 2 размещается посередине между вспомогательными створами. Поплавки пускают с пускового створа, размещённого выше верхнего створа на 10 — 20 см с берега или лодки из нескольких точек, но не менее 4. Для изучения распределения скоростей поплавки в каждой точке пускают так, чтобы главный створ в одной точке пересекали 2 — 4 поплавка. Моменты прохождения поплавков через створы № 1 и № 3 фиксируют секундомерами.

Места прохождения поплавков через створы засекают с помощью угломерных инструментов (теодолит, мензула) или по натянутым размеченным тросам.

22

Рис. 9. Схема разбивки нормальных гидрометрических створов на реке

Зная длину пути ( расстояние между створами № 1 и № 3), пройденного поплавками, точки пересечения ими створов и продолжительность времени движения, можно нанести траекторию последнего и рассчитать скорость движения поплавков, рассматривая ее как равномерную и прямолинейную.

Например, при пуске поплавков из 4 точек будем иметь средние скорости течения воды при продолжительностях их перемещений ti: vi=l/ti.

Среднюю поверхностную скорость vср.пов определяют графически или рассчитывают по формуле

Среднюю скорость для всего живого сечения рассчитывают по форму-

ле

где k — коэффициент перехода от средней поверхностной скорости к средней скорости живого сечения (принимается k = 0,8 — 0,85).

Результаты измерений скоростей течения, продолжительности движения поплавков и расстояния траекторий поплавков от постоянного начала заносят в «Журнал измерения скоростей течения воды поплавками», используя которые строят эпюру продолжительности хода поплавков (рис. 10), рассчитывают расход воды, зная площадь живого сечения, строят эпюры поверхностных скоростей и фиктивных элементарных расходов.

При измерении скоростей течения воды поплавками расход воды рассчитывают в такой последовательности:

1. На эпюре (см. рис. 10) через равные расстояния назначают скоростные вертикали, совмещая их с промерными, и для каждой скоростной вертикали с эпюры снимают продолжительность хода поплавка ti и вычисляют поверхностную скорость течения vповi = l/ti (l — расстояние между верхним и нижним контрольными створами).

23

Рис. 10. Эпюра продолжительности хода поплавков

2. По данным (результатам) промеров глубин hi и площади wi водного

где hi и вi — глубина воды по вертикалям и расстояния между ними по линии горизонта воды.

Так как измеренные поплавками скорости течения воды являются не средними для живого сечения, а поверхностными vповi, получаемые при этом элементарные расходы называют фиктивными и обозначают Qфi и Qф.

Действительный расход QД рассчитывают по формуле

где k — коэффициент перехода от фиктивного расхода воды к истинному. Расход вычисляют также графическим методом путём построения

эпюр поверхностных скоростей vповi и фиктивных элементарных расходов Qi (см. рис. 11).

Фиктивный элементарный расход — это произведение поверхностной скорости vповi на глубину hi в данной точке.

Площадь, ограниченная кривой Qф=Vповihi и линией горизонта воды, численно равна величине фиктивного расхода Qф, по которой действительный расход определяют введением переходного коэффициента.

Измерение скоростей течения воды батометрами. Объёмный метод измерения скоростей течения воды осуществляют с помощью батометров. Батометр состоит из резинового баллона (камера футбольного мяча) и вставленной в него металлической трубочки диаметром 6 мм, через которую баллон может наполняться водой. Действие батометра основано на зависимости

24

между количеством воды, попадающей в баллон в 1 секунду, и скоростью течения воды.

Рис. 11. Эпюра поверхностных скоростей 1 и фиктивных элементарных расходов воды 2

Приборы и инструменты: батометр, секундомер, шест (штанга) с линейными делениями, весы, мензурка, полевой журнал измерений.

Методические указания и содержание работы. После разбивки гидрометрического створа на реке (целесообразно использовать главный створ для сравнения результатов измерений предыдущими методами) или гидравлическом лотке производят следующие работы:

1.Промеряют глубину на скоростной вертикали и устанавливают, руководствуясь поставленной целью, способ измерения скоростей (в каких точках измерять). Для сравнимости рекомендуется измерять в тех же точках на скоростных вертикалях, как и для гидрометрической вертушки.

2.Прикрепляют батометр(ы) к шесту (штанге) в назначенных точках измерения скоростей течения воды ( рис. 12).

3.Опускают штангу с батометрами на нужную глубину, держа трубочками вниз по течению.

4.После опускания батометров на требуемую глубину поворачивают

их трубочками вверх по течению и одновременно пускают секундомер.

5.Выдерживают до заполнения поверхностного батометра на 2/3 объёма, поворачивают трубочками вниз по течению, засекая время, и вынимают из воды.

6.Измеряют объём воды, поступившей в батометры, мензурками.

7.Определяют удельную величину V в мл/с наполнения батометров водой, разделив измеренный объём воды в каждом из них на продолжительность времени измерения в секундах. Измерения в каждой точке повторяют не менее 3 раз, и определяют среднее значение.

8.По величине наполнения, используя тарировочную кривую, находят скорость течения воды.

Результаты измерений и расчётов заносят в табл. 10.

25

Рис. 12. Схема измерения скоростей течения батометрами в рабочем (а) и нерабочем (б) положениях: 1 – штанга; 2 – батометры

Таблица 10 Измеренные и расчётные значения объёма, продолжительности

наполнения и скорости течения воды

Расход воды при измерении скоростей течения воды батометрами рассчитывается аналогично гидрометрическому способу измерения с учётом конкретных условий.

В отчёте по лабораторной работе № 3 бригада представляет следующие сброшюрованные материалы лабораторных и полевых измерений и камеральной обработки:

1.План гидрографической съёмки участка реки в масштабе 1:500.

2.Продольный профиль участка реки.

3.Обработанные журналы измерения скоростей течения и расчёта расхода воды гидрометрической вертушкой, поплавками и батометрами с требуемыми графическими материалами.

26

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

1.Какие факторы определяют плавучесть материалов?

2.Какие природные свойства и производственные факторы влияют на плавучесть лесоматериалов?

3.В чём сущность линейно-гравитационного способа определения плотности древесины и какова методика её определения?

4.Как влияют пороки древесины на её плавучесть?

5.Какой из лесоматериалов(окоренный или неокоренный) имеет большую плавучесть?

6.Как влияют волны на плавучесть лесоматериалов?

7.Как влияет коэффициент формы лесосплавного пучка на его плавучесть?

8.Почему ядро сосны или спелая древесина ели служат в качестве естественного однородного подплава?

9.Как рассчитывается процент обеспеченности плавучести общий и по породам при измерении диаметра ядра или спелой древесины?

10.В чём достоинства и какие недостатки способа определения плавучести по диаметру ядра или спелой

древесины?

11.Дать определение транспортной критической и предельной плотности древесины.

12.Как проявляются законы и категории материалистической философии в проблеме плавучести лесоматериалов (например, закон перехода количества в качество, единства и борьбы противоположностей, категорий формы содержания, единичного, особенного и общего и др.)?

13.На каких законах естествознания базируется плавучесть лесоматериалов?

14.Какие инструменты и приборы применяются для измерения (промера) глубин водных объектов?

15.В чём сущность роторного метода измерения скоростей течения воды? Из каких узлов и деталей состоит гидрометрическая вертушка и ее назначение?

16.Где измеряют скорости течения воды гидрометрической вертушкой и как рассчитывают средние скорости течения воды на скоростных вертикалях?

17.В каких координатных осях строится тарировочная кривая гидрометрической вертушки? Где размещается начало тарировочной кривой?

18.Как измеряют скорости течения поплавками и как рассчитывают расход воды?

19.Как рассчитать расход воды по данным измерений гидрометрической вертушкой и поплавками?

27

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Патякин В.И., Дмитриев Ю.Я., Зайцев А.А. Водный транспорт леса. М.: Лесная промышленность, 1985.

2.Слабодкин А.Я. Гидравлика и гидрология.– М.: Наука, 1968.

3.Пименов А.Н. Гидрология и гидрометрия.– М.: Гидрометиздат , 1959.

4.Чубов Н.И. Водный транспорт леса. Методические указания и задания для лабораторно-практических работ (для студентов лесоинженерного факультета).– Воронеж: ВЛТИ, 1975.

5.Чубов Н.И. Водный транспорт леса. Методические указания к выполнению лабораторных работ по разделам «Гидрология и гидрометрия» и «Плавучесть лесоматериалов» для студентов специальности 26.01 — «Лесоинженерное дело».– Воронеж: ВЛТИ, 1991.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………...3 Лабораторная работа № 1………………………………………………………...3 Лабораторная работа № 2………………………………………………………...9 Лабораторная работа № 3……………………………………………………….11 Контрольные вопросы к лабораторным работам……………………………...27 Библиографический список…………………………………………………….28

Папонов Николай Николаевич Мануковский Андрей Юрьевич

ВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ЛЕСА

Методические указания к выполнению лабораторных работ по изучению разделов: «Плавучесть лесоматериалов»,

«Гидрология и гидрометрия» для студентов специальности 260100 — Лесоинженерное дело

Воронежская государственная лесотехническая академия. РИО ВГЛТА. УОП ВГЛТА. 394613, Воронеж, ул. Тимирязева, 8.