|
Раздел восьмой. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
ГЛАВА 32. Сооружения для измерения расходов воды (гидрологические расходомеры)
|
|
|
32.6. Комбинированные расходомеры |
|
|
Cхема компоновки комбинированных расходомеров: |
|
|
|
Малые и средние водотоки, на которых как раз и рекомендуется использовать расходомеры, иногда имеют гидрологический режим, характеризующийся весьма значительным изменением расходов воды в створе сооружения, например, от нуля до нескольких или даже до десятков кубических метров в секунду. Для таких условий часто оказывается невозможным подобрать элементарный расходомер, т. е. какой-то один водослив, лоток или контрольное сечение, поскольку, как известно, каждое из этих измерительных устройств обладает способностью регистрировать вполне определенный диапазон расходов и этот диапазон может не соответствовать (не перекрывать) диапазон изменения расходов водотока. В рассматриваемой ситуации приходится строить комбинированные расходомеры, представляющие собой сооружения, в которых конструктивно объединены не менее двух (может быть и больше) расходо-измерительных устройств. Каждое из них работает в своем ограниченном диапазоне расходов, но вместе они охватывают весь Диапазон расходов соответствующего водотока.
Комбинированный расходомер может быть создан сочетанием различных типов измерительных устройств. Известны сооружения, состоящие из двух-трех водосливов; из лотка и водослива; из контрольного русла и лотка и т. п. При этом конструкция и условия работы каждого из измерительных устройств, входящих в состав комбинированного расходомера, должны отвечать требованиям, изложенным к соответствующим типам расходомеров в пп. 3.2—3.5.
Наиболее сложным и недостаточно разработанным вопросом проектирования комбинированных расходомеров является оптимизация взаимного положения входящих в них измерительных устройств, т. е. компоновка расходомеров, обеспечивающая минимум взаимных помех в измерении расходов при минимальных размерах и стоимости всего сооружения.
По схеме компоновки комбинированные расходомеры разделяют на последовательные, параллельные и совмещенные.
При последовательной схеме измерительные устройства, входящие в состав комбинированного расходомера, располагаются друг за другом. Первым по течению ставят устройство для измерения больших расходов, а вторым — для измерения маленьких, как это, например, показано на рис. 3.25, где сооружение состоит из лотка Паршала и водослива с тонкой стенкой с треугольной формой выреза. На таком сооружении при прохождении больших расходов их учет осуществляется лотком, а водослив в это время находится в затопленном состоянии.
|
Рис. 3.25. Комбинированный расходомер (лоток Паршала и тонкостенный водослив).
1 — лоток; 2 — колодец СУВ лотка; 3 — водослив;
4 — успокоительная решетка; 5 - колодец СУВ водослива.
|
С уменьшением водности напоры в лотке приближаются к минимально допустимым, однако при этом водослив выходит из подтопленного состояния и может регистрировать сток. Размеры лотка и водослива подбирают так, чтобы существовало некоторое перекрытие в их работе, т. е. такой неширокий диапазон расходов, который учитывается обоими измерительными устройствами одновременно.
Рассматриваемая схема требует оснащения двумя самописцами уровней воды (по одному на каждое расходоизмерительное устройство) и весь расходомер получается достаточно большим, но зато переход в учете стока с одного устройства на другое осуществляется автоматически без какого-либо вмешательства обслуживающего персонала.
При параллельной схеме измерительные устройства, образующие комбинированный расходомер, располагаются в одном створе. На рис. 3.26 приведен пример такого расходомера, состоящего из двух водосливов с тонкой стенкой, причем один из них (большой) имеет вырез прямоугольной формы, а другой (малый) — треугольной формы. Подчеркнем, что гребень водослива с треугольной формой выреза находится ниже, чем у водослива с прямоугольной формой.
|
Рис. 3.26. Комбинированный расходомер с параллельной схемой компановки водосливов.
1 — прямоугольный водослив; 2 - треугольный водослив; 3 — бетонная несущая конструкция.
|
В рассматриваемой схеме уровень воды в верхнем бьефе сооружения регистрируется одним самописцем, а расходы воды при значительной водности получают как сумму расходов, проходящих через каждый водослив.
При снижении стока напор на гребне большого водослива приближается к минимально допустимому (5 см), а малый водослив продолжает надежно работать, так как его гребень расположен ниже. Очевидно, что в период, когда напор на большом водосливе находится в диапазоне 0—5 см, оно неточно измеряет расходы воды и тем самым вносит погрешность в общий учет стока комбинированным расходомером. Поэтому в указанный период большой водослив могут вообще перекрывать специальным щитом и весь сток пускать только через малый водослив, где напоры, а следовательно и точность измерений, будут выше. Однако к такому перекрытию нужно относиться осмотрительно и немедленно убирать его при повышении водности, так как в противном случае маленький водослив не справится с пропуском расходов воды и все сооружение может быть разрушено.
При совмещенной схеме одно расходоизмерительное устройство (меньшее) размещается внутри другого (большего). Комбинированные расходомеры, построенные по такой схеме, в качестве большого устройства обычно имеют контрольное русло, а малым устройством может быть водослив или лоток (рис. 3.27). Принцип работы такого сооружения очевиден: в паводок расходы измеряют в контрольном русле вертушкой, а в межень это делается автоматически малым измерительным устройством. Заметим, что если в качестве такого устройства используется водослив с тонкой стенкой, то он может быть как стационарным, так и съемным. Недостатки есть и у той, и у другой конструкции. В первом случае водослив усиливает турбулентность потока при больших расходах воды, что мешает работе с вертушкой и повышает вероятность размыва русла. Во втором случае всегда сохраняется опасность несвоевременной установки или снятия водосливного щита.
|
Рис. 3.27. Комбинированный расходомер, построенный по совмещенной схеме.
1 — лоток Паршала; 2 — контрольное русло; 3—соединительное устройство (лоток);
4— мостик; 5 — одиночная отмостка.
|
|
|
|