Hydrologie cvičení Měření průtoku hydrometrickou vrtulí

Transkript

1 Hydrologie cvičení Michal Jeníček Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta michal.jenicek@natur.cuni.cz,

2 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

3 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 F i [m 2 ] a střední svislicová rychlost v i [m.s -1 ]. 3

4 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 v s = v 0,4h cm 2 body 0,2h; 0,8h v s = (v 0,2h +v 0,8h )/2 100 cm a více 5 bodů dno; 0,2h; 0,4h; 0,8h; hladina v s = (v dno + 2v 0,2h + 3v 0,4h + 3 v0,8h + v hlad )/10 4

5 Výpočet průtoku I Měří se počet otáček vrtule ve svislici a ten je převáděn na rychlost podle vzorce: v s = a + n s b kde a, b jsou konstanty, vycházející z vlastností použité vrtule (velikost, stoupání, tření) a n s je specifický počet otáček vrtule (počet otáček za sekundu). Tyto konstanty se stanovují pro konkrétní tělo a danou vrtuli kalibrací. 5

6 Výpočet průtoku II Celkový průtok se stanoví ze vzorce: n Q = i= 1 F i v i kde v i [m.s -1 ] je střední svislicová rychlost a F i [m 2 ] je odpovídající dílčí plocha. 6

7 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): v 8:10 v parku Folimanka (viz mapa na dalším slidu) 2. skupina (příjmení L-Z): v 8:10 v parku Folimanka (viz mapa na dalším slidu) 7

8 Místo setkání 8

9 Seznam literatury Boiten, W. (2000). Hydrometry. IHE Delft Lecture Note Series. A.A.Balkema, Rotterdam ČHMÚ (2011). Hlásná a předpovědní povodňová služba [online]. [cit ]. < 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 ], ČVÚT. < Netopil, R. et al. (1984). Fyzická geografie I. SPN, Praha. Shaw, E. M. (1994). Hydrology in practice. Chapman & Hall, London. 9