СООРУЖЕНИЯ ПО УЧЕТУ ВОДЫ НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
На оросительных системах для учета воды применяют русловой способ, способ тарирования сооружений и способ использования специальных водомерных сооружений.
Русловой способ широко распространен в практике эксплуатации оросительных систем. Сущность его заключается в том, что расходы потока определяют по уровням воды в канале, измеренным в контрольном cteope, по зависимости Q = f(H). Контрольные створы (гидростворы) выбирают на фиксированных устойчивых участках русла канала, где нет влияния подпора и спада. Способ прост, не требует строительства специальных сооружений, его применяют на головных участках магистральных и других крупных каналов. Однако он обладает некоторыми недостатками; неоперативность, большие ошибки измерений при размыве русла или заилении (10...30%), невозможность использования на малых каналах.
Способ тарирования основан на применении постоянной зависимости между расходом и основными характеристиками потока и сооружения. В этом случае сооружение используется как для регулирования пропускаемого расхода, так и для его учета и контроля.
Способ использования водомерных сооружений распространен в ряде cfpaH. На соответствующих участках каналов устанавливают специальные водомерные сооружения или автоматические устройства, служащие для оперативного и достаточно точного измерения расхода потока. При этом используют сооружения и устройства трех типов: для измерения транзитных расходов воды - различного типа водосливы, конические насадки, водомерные лотки и пороги; для измерения расходЪв на участках регулирования - открытые и трубчатые водомеры с коническими насадками, диафрагмой или кольцом, сооружения с водомерными приставками, щитовые водомерные сооружения; с индукционными расходомерами, в которых расход определяется по средней скорости потока, проходящего через известное поперечное сечение.
Водомерные сооружения на каналах. На транзитных участках каналов широко распространены простейшие типы водосливов, располагаемых поперек русла, - водосливы с широким порогом, водосливы в тонкой стенке и водосливы практического профиля. Кроме того, в качестве мерных сооружений применяют заглубленные, прямоугольного сечения отверстия в тонкой стенке.
Расход воды, протекающей через такие неподтопленные водосливы, определяют по зависимости для водослива с широким порогом.
В некоторых странах (Испания, Италия, Кипр и др.) используют водосливы с фиксированной отметкой порога (гребня), как и выше, но отличные от ранее рассмотренных расположением фронта водослива по отношению к оси канала. К водомерным сооружениям такого типа относятся: водосливы с тонкой стенкой с диагональным расположением сливного фронта, то есть под углом 45...700 по отношению к оси канала; водосливы, у которых очертание сливной грани в плане напоминает утиный нос (рис. 5.15), они могут быть сдвоенными; водосливы с лабиринтным расположением порога в плане, то есть с многократным повторением однотипного элемента между откосами канала.
Такие водосливы располагают как на каналах, так и в лотках. Их пропускная способность зависит от размеров в плане и составляет 0,15...1,0 м3/с, то есть они могут использоваться на достаточно крупных межхозяйственных и хозяйственных каналах.
Коэффициент расхода таких водосливов т зависит от толщины переливной стенки и очертания ее верхней кромки.
На облицованных бетонным покрытием каналах прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения с большими уклонами в местах их изменения располагают перегораживающие железобетонные (или из другого материала) стенки постоянной толщины (5...15см), высотой 0,2, 0,3 и 0,4 м, которые работают'как независимые изолированные водосливы. В этих сооружениях подпор зависит от высоты стенки, уклона дна водотока. Расход через такой водослив определяют по формуле водослива в тонкой стенке.
Контролирующее устройство в виде щита или шандор на гребне водослива. На оросительных системах распространены сооружения (однопролетные или многопролетные регуляторы), которые, наряду со своими основными функциями подпорных регуляторов, выпусков в каналы низшего порядка и др., регулируют и измеряют расходы воды при свободном истечении через водослив, истечении из-под щита и при подтопленном истечении.
Простейшая разновидность такой конструкции - перегораживающая бетонная стенка, установленная в канале, в которой сделан прямоугольный вырез.
На малых оросительных каналах, подающих расход на фермы (хозяйства), используют (например, в Алжире) переносные металлические щиты с прямоугольным вырезом посредине в верхней части, перекрываемым задвижным щитом. Такие же щиты с круглыми насадками под уровень применяют в США.
В Австралии (штат Виктория) расход воды, проходящей в земляном канале, измеряют с помощью шандор, установленных в пазах береговых устоев перегораживающего сооружения. Аналогичные сооружения используют в Италии и США.
Водомерные лотки. Во многих странах (Индия, США, Италия, Франция и др.) широко используют для измерения расходов водомерные лотки. Принцип их действия заключается в следующем. В связи с сужением потока в канале лотком образуется перепад уровней свободной поверхности перед лотком и за ним. По этому же принципу действует лотковый водомер Вентури (см. рис. 5.5). В водомерах лоткового типа за сужением потока возникает гидравлический прыжок, таким образом исключается влияние нижнего бьефа на уровень воды в верхнем бьефе (то есть на входе в лоток) и для определения расхода необходимо измерить только напор под порогом на входе в лоток. Для пользования такими лотками составлены тарировочные таблицы. В ряде стран широко применяют лоток Паршалла (рис. 5.16) с пропускной способностью 0,006...7,0 м3/с. Погрешность измерения расходов составляет 4,5 %. В странах СНГ используется лотковый водомер Ярцева, работающий по тем же принципам, что и предыдущие, его пропускная способность 0,004...1,217 м3/с, точность измерений такая же, как и выше.
Трапецеидальные лотки. Их также используют в качестве водомерных сооружений. Лоток представляет собой участок канала трапецеидального сечения, являющийся вставкой в данный канал, только меньшей ширины по дну и с другим заложением откосов, соединенный с каналом двумя переходными участками. Лотки делают из металла, бетонных деталей или пластмассы. На облицованных бетоном каналах лотки - их составная (суженная) часть. Такие лотки обычно тарируют, для расчета их пропускной способности составляют формулы или графики.
В практике эксплуатации оросительных каналов используют и другие конструкции водомерных устройств, работающих на самых различных принципах. Например, гидрометрические вертушки диаметром 0,075...0,7 м на расходы 0,02...2,0 м3/с применяют в открытых потоках и трубопроводах. На трубчатых переносных металлических, прямоугольного сечения выпусках во временные оросители устанавливают узкие прямоугольные плоские щитки, шарнирно прикрепляемые к оси у потолка трубы. Поток, проходя в трубу, отклоняет щиток (пластинку) в направлении движения, со щитком жестко связана стрелка, перемещающаяся по шкале в зависимости от угла поворота щита.
На малых каналах используют водомерные приставки, представля-ющие собой короткую трубу (круглого или прямоугольного сечения) или забральную стенку с тонким ребром, устанавливаемые перед затвором. Расход через приставки вычисляется по зависимости для напорных труб.
