Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí
Hydrologie – cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí Michal Jeníček Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta
[email protected], http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
2011
Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí Měření hydrometrickou vrtulí • tekoucí voda svým dynamickým účinkem otáčí vrtulí rychlostí úměrnou rychlosti vodního proudu • využití: větší průtok, menší spád • podmínka použití: vhodný měřící profil, možnost určit průtočný průřez • koryto se dělí na několik stejných částí, každé odpovídá určitá střední svislicová rychlost • měření počtu otáček vrtule a následný výpočet rychlosti proudění v měřeném bodě
2
Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí Výběr profilu, příprava •
Měřený profil by měl být přímý, bez velikých balvanů, vegetace v toku, neovlivněný žádnou překážkou. Proudění by se co nejvíce mělo blížit laminárnímu.
•
Koryto rozdělíme na několik stejných částí (nejčastěji na 5 a více). Každé z nich odpovídá plocha Fi [m2] a střední svislicová rychlost vi [m.s-1].
3
Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí Průběh měření •
Měření ve svislici probíhá v jednom nebo více bodech v závislosti na hloubce (tabulka 1).
•
Měří se počet otáček vrtule ve svislici
•
Při hloubce svislice do 50 cm lze měřit v jednom bodě, a to v hloubce H = 0,4.h, kde H je hloubka měření (bráno ode dna) a h je celková hloubka ve svislici. V této hloubce se předpokládá, že změřená rychlost se blíží střední svislicové rychlosti.
•
Se zvyšující se hloubkou se počet měření zvyšuje.
•
Střední svislicová rychlost se poté stanovuje aritmetickým průměrem (v případě dvou měření v hloubkách 0,2 a 0,8 celkové hloubky) nebo váženým průměrem (v případě tří a více měření) – viz tabulka 1.
Tabulka 1 Počet a umístění měření rychlostí ve svislici Hloubka ve svislici (h)
Počet měření
Měření kde
Výpočet střední svislicové rychlosti
0-50 cm
1 bod
0,4h
vs = v0,4h
50-10 cm
2 body
0,2h; 0,8h
vs = (v0,2h+v0,8h)/2
100 cm a více
5 bodů
dno; 0,2h; 0,4h; 0,8h; hladina
vs = (vdno + 2v0,2h + 3v0,4h + 3v0,8h + vhlad)/10 4
Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí Výpočet průtoku I
Měří se počet otáček vrtule ve svislici a ten je převáděn na rychlost podle vzorce:
vs = a + ns ⋅ b
kde a, b jsou konstanty, vycházející z vlastností použité vrtule (velikost, stoupání, tření) a ns je specifický počet otáček vrtule (počet otáček za sekundu). Tyto konstanty se stanovují pro konkrétní tělo a danou vrtuli kalibrací.
5
Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí Výpočet průtoku II Celkový průtok se stanoví ze vzorce: n
Q = ∑ Fi vi i =1
kde vi [m.s-1] je střední svislicová rychlost a Fi [m2] je odpovídající dílčí plocha.
6
Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí Úkol Název: Měření a výpočet průtoku na Botiči v profilu Folimanka
Postup řešení: -
Měření průtoku pomocí hydrometrické vrtule.
-
Výpočet průtoku a vytvoření protokolu z měření. Protokol by měl obsahovat zadání, postup řešení (slovní popis, obrázek příčného profilu), výsledky (tabulku z mezivýsledky, výsledný průtok), závěr
Měření na Botiči: 1. skupina (příjmení A-K): 25.10.2011 v 8:10 v parku Folimanka (viz mapa na dalším slidu) 2. skupina (příjmení L-Z): 1.11.2011 v 8:10 v parku Folimanka (viz mapa na dalším slidu) 7
Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí
Místo setkání
8
Hydrologie - cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí Seznam literatury Boiten, W. (2000). Hydrometry. IHE Delft Lecture Note Series. A.A.Balkema, Rotterdam ČHMÚ (2011). Hlásná a předpovědní povodňová služba [online]. [cit. 2011-10-11].
. Kříž, V. et al. (1989). Hydrometrie. Praha, SPN. Maidment, D. R. (1993). Handbook of Hydrology. McGraw-Hill, New York. Mattas, D. (2001). Praktické cvičení z hydrometrie [online]. [cit. 2011-05-09], ČVÚT. . Netopil, R. et al. (1984). Fyzická geografie I. SPN, Praha. Shaw, E. M. (1994). Hydrology in practice. Chapman & Hall, London.
9
