C Z Ę Ś Ć C Z W A R T A .
B U D O W N 1 0 T W O W O D N E .
P o m i a r y w o d n e . N apisał d r. inż.
M aksymiljan M atakiew icz, p ro fesor p o litechniki, Lwów . . . . I. Metody bezpośrednie
II. Metody pośrednie
K a n a ły i p r z e w o d y . N apisał dr.
inż. K arol Pom ianow ski, profesor politechniki, "Warszawa . . . . Z a k ła d y o s i l e w o d n e j . N apisał
dr. inz. K arol Pom ianow ski, pro
fesor p o litechniki, W arszaw a . . 627
B u d o w a j a z ó w . N ap isał d r. inż. M aksym iljan M atakiew icz, p ro fesor p o litech n ik i, Lwów . . . . 553
I. Uwagi o g ó l n o ... 653
II. Obliczenie przepływ u i s piętrzenia 655 II I. W ykonanie j a z ó w ... 508
Z b i o r n i k i i p r z e g r o d y d o l i n . N apisał d r. inz. J a n Łopuszański, profesor politech n ik i, Lw ów . . 588
I. Prace p rz y g o to w a w c z e ... 688
II. K o n s t r u k c j ą ... 697
III. Budowa ...012
R e g u l a c j a r z e k . N apisał inż. M ie czysław R y b czy iu k i, profesor p o li techniki, W a r s z a w a ... 017
1. Zasady ogólne . . . 017
II. Podstawy hydrologiczno p ro jek tu regulacji • ... 019
Strona I I I . T rasa regulacyjna . . . 622
IV . R oboty reg u lacy jn e . . . 024
D r o g i w o d n e . N apisał d r. inż. Adam R ó żań sk i, profesor U n iw ersy tetu Jag iellońskiego, K rak ó w . . . . 033
I . Żegluga śródlądow a i spław drzew a 033 I I . K analizacja rzek . . . 045
I I I . K anały ż e g lu g i... 647
IV . Śluzy kom orowo i podnośnic me chaniczne statk ó w ... 665
Y. P o rty rzeczne i k anałow e . . . 672
B u d o w n i c t w o m o r s k i e . N apisał inż. Bohdan N agórski, d y rek to r ek sploatacji w R adzie P o rtu , G d a ń s k ... 070
F u n d a m e n t y . N apisał inż. d r. Otto N adolski, profesor politechniki, L w ó w ... 091
M c l j o r a c j e . N apisał inż. Czesław S k otnicki, profesor politechniki, W a r s z a w a ... 727
I. O dw odnienia gruntów . . . 727
I I . N a w o d n io n io ... 73*
I I I . K u ltu ra t o r f o w i s k ... 730
1Y. W ało w an ie n i z i n ... 737
V. Staw y r y b n e ... 738
M e t e o r o l o g j a. N apisał prof. K azi m ierz Szulc, d y re k to r P ań stw o wego In s ty tu tu M eteorologicz nego, W a r s z a w a ... 742 T R E Ś Ć .
Strona
483 483 504
522
.
Pomiary wodne.
N apisał
dr. inż. Maksymiljan M atakiewicz profesor politech n ik i, L w ów .
Pomiary w odne m ają na celu ozn aczen ie objętości p rzep ływ ającej w ody rzek, strum yków , k an ałów , od p ły w ó w źródeł, w o d y pom pow anej ze studni itp.
Należyte ozn aczen ie ob jętości w ody, którą projektow ane budow le m ają [irzeprowadzać, je st r zec zą pierw szorzędnej d on iosłości.
Metody pomiaru d z ie lim y n a bezpośrednie i p ośredniej przy tycli osta- tiiiek ozn acza się (oblicza) objętość w od y n a p od staw ie p om ierzen ia czyn n ik ów będących w zw iązk u z ob jętością p rzep ływ u . W yb ór m etody z a le ż y od ilości w ody i od c e lu p om iaru: p ew n e c e le w y m a g a ją pom iaru d okładniej
szego, przy in n y c h m ożna stosow ać m etody przybliżone.
W ieksze objętości podaje się w m etrach sz eścien n y ch n a sekundę (?n3/sek.), małe w litrach n a sekundę (1/sek.), bardzo m a łe w litrach n a m inutę.
Metody pom iaru podano tu w e d łu g stopnia d ok ładn ości, rozp oczyn ając od najdokładniejszych i przech od ząc do m niej d o k ła d n y c h ; n a początk u rów nież przedstawimy m etody od n oszące się do objętości m a ły c h , w dalszym cią g u zaś do objętości w ielk ich .
P o m ia r o b j ę t o ś c i z a p o iu o c ą p o d s t a w i o n e g o n a c z y n ia . M etoda stosowana do m a ły ch objętości, con ajw yżej do kilku Z/sek. P o le g a na tem , że wodę p ły n ą cą stru m yk iem , lub o d p ły w a ją cą z s źródła, lub studni, skiero
wujemy do prostokątnej kadzi, w której grom ad zim y od p ły w p rzez określony przeciąg czasu . Czas obserw ujem y zap om ocą zeg a rk a seku n d ow ego z urzą
dzeniem do zatrzym yw an ia (chronoskop; p rzez jed no p o c iśn ię c ie g łó w k i puszczamy g o w ruch, przez drugie zatrzym ujem y, trzecie p o c iśn ię c ie cofa wskazówkę n a z e r o ; od czy ta ć m ożn a dziesiętn e sekundy). J e ż e li zatem w czasie t sek. zeb rała sie w k adzi objętość Q litrów , n a te n c za s p rzep ływ
Q ,, ,
wynosił q — — 1/sek.
Pomiar objętości zapomocą przelewu. J est to m etoda dokładna, stosowana do objętości m a ły c h i średnich (od k ilk u do k ilk u set litrów na
; sek., w yjątkow o i do k ilk u ty się c y litrów , tj. kilku m 3 n a sek.). P om iar przelewem opiera sio n a p rzelew ie zu p ełn ym przez cien k ą ścian k ę, struga ,ma b yć sw obodna, "nie za ś p rzyciśn ion a, w ob ec czeg o d op ływ pow ietrza pod strugę m usi b y ć zap ew n ion y (otw ór w śc ia n ie bocznej pod strągą).
Mierzyć m ożna albo zap om ocą przelew u z kontrakcją w szech stron n ą (tj.
trzystronną, od spodu i z boków ), albo jednostronną (tj. od spodu). P ie rw szy rodzaj przelew u n a zy w a m y przelew em P o n c e le fa , d ra g i przelew em Bazinht (fig. 1 i 2); p ierw szy n ad aje s ię do m n iejszy ch , d rugi do w ięk sz y ch objętości.
Do o b liczen ia o b jęto ści w o d y przy pom iarze przelew em stosow an y je s t
i)_____ __
najczęściej w zór: Q = |J- b h y 2 g h , w którym o zn a cza Q objętość prze- ó
pływu, b d łu g o ść k raw ęd zi p rzelew u, h g ru b ość, c z y li w y so k o ść przelew u,
*j- w ysokość zw ierc ia d ła w od y ponad kraw ędzią p rzelew u , m ierzoną jed n ak w pew nym odstępie p ow yżej kraw ędzi p rzelew u (przynajm niej 2 /<), g przy
spieszenie ciężk o ści rów ne 9,81 m 4 ,4 3 m), u sp ó łcz y n n ik prakty-
11 r y ł a . P odręcznik in ży n iersk i. I V . 32 ^
I. M e to d y b e z p o ś r e d n ie .
4 8 1 P o m i a r y w o d n o .
c z n y .. Szereg' bad aczy o z n a c z y ł w artości tego sp ó łcz y n u ik a dośw iadczali», i p od ał w zory na p , w z g l. n a Q, poddając form ułę za sa d n iczą p ew n ym modyfih- cjom . W d alszym cią g u podajem y najw ażn iejsze form u ły n a Q, w z g l. p, lir też w artości p, za zn a cza ją c, ż e form u ły X— 4 odnoszą się do przelew u o kon
trakcji w szechstronnej (przelew P onceletfa) i d op ływ u z szerok iego koryta.
p o w ietrza
Fig. 2.
w zg lęd n ie zbiornika, form uły z a ś 5 i G do p rzelew u b ez kontrakcji bocznej (przelew B azm a), p rzyczem szerokość k oryta d o p ły w o w eg o je st rów na dłu
go śc i kraw ędzi przelew u.
1. W zó r P o n e e l e t a i L e s b r o s .
2 ,____
Q — - ~ \ x b h y ' 2 g h
h — 0 , 2 0m 1 = 0 O O 2
h ‘‘i i f i h % f i h 1 H
0 , 0 1 0.424 0 , 1 0 0,395 0 , 0 1 0,424 0 , 1 0 0,406
2 417 14 393 2 421 15 400
3 412 IG 393 3 418 , 2 0 395
4 407 2 0 390 4 41G 30 391
5 401 2 2 385 5 414 40 391
G 401 25 380 G 412 50 391
7 398 30 371 7 410 | 60 390
8 397 8 409 1 , 0 0 389
2 . W zór B o d a s z o w s k i e g o , a ) il/ == »¡i -f- 2 -j- ot3
; s ~
b — s— -
» h = * %
2 m s == 1!„
»«.1 = ’/o
« + s
h
b — s
/» \ -1/ 31 (h — s) '■ — s
j(/t —
s f k —. s' k Yg
h k — ( l i — ~\ig
2 h
y g
( - Ą - 2 ?
b) (skrócony) l / = % p 6 7 t l / 2 7 A
7 3 p = 0,41786 — 0,0284
(w arunek b , > li)
P o m iar objętości zapom ocą przelewu. 4 8 5
3. W zór B r a s c h m a n n a .
Q — '¡3!’• b h ff li
% p. == 0 ,3 8 3 8 0 ,0 3 8 6 ™ + ° ’0 ^0 6 3
(dobiy illa h > 0 ,10 m , p rzy m n iejszem b łąd w y n o si k ilk a °/0).
4 . "Wzór F r e s e g o (d la d u ży ch objętości)
<3 = % \’-ł>h V 2 // U 0 ,6 7« > k 0,1 7)!
0 ,0 1 7 0 ,0 7 5
i — 1 +
¡7. = p.„ 7, i<fl = 0 ,5 7 5 5 -j h 0 ,2 5 ("F ; /( -j- u>
li + 0 ,1 8 Ł - f - 1,2 ! 0 ,0 3 7 5 : 0 ,025 +
h
10 = w ysokość śc ia n k i spiętrzającej.
5. Wzór B a z i n a . (Przele\y bez kon trak cji b oczn ej.’
Q — 7n b h + 2 g h
m = , , [ 1 + 0 ,56 ( ~ ) ‘ l> ~ w ysokość śc ia n k i sp iętrzającej.
+
0,02k fi h f‘ II A H II A f‘
0,05 6 7 8 9 0 ,10
0,4481 4 4 2 7 4 3 9 1 4 3 6 3 4 3 4 0 4 3 2 2
0 ,1 4 18 20 24 28 0 ,3 0
0 ,4267 4 2 2 9 42 1 5 4 1 9 4 4 1 8 1 0 ,4 1 7 4
0 ,3 4 38 40 4 4 4 8 0 ,5 0
0,41621I 4 1 5 0 4141 4 1 3 4 4 1 2 2 0 ,4 1 1 8
0 ,5 4 58 0 ,60
0 ,4 1 0 7 0 ,4 0 9 6 0 ,4 0 9 2
fi. W zór R e h b o e k a , (P rzelew b ez kontrakcji bocznej.)
Q - tk i h i ^ g h { o , &
P ę-y Ł :
1,787 + 0 , 2 3 6 -
- 0 ,08 — | =
b h * !'
Fig. 3 przedstaw ia urządzenie p om iarow e n a p ew n y m potoku w S zw aj- carji; mierzono tu p rzep ły w sta le zap om ocą trzech p rzelew ów (koryto po
dzielono n a 3 cz ę śc i i w staw ion o w każd ą z n ich przelew ). O sobny w odoskaz samokreślny (lim nigraf) k reślił sta le lin ję stanu w od y. D o o d c zy ty w a n ia stanu w ody n a p rzelew ie (w ła śc iw ie tu ż p ow yżej p rzelew u , o zn a czen ie „/¡“) służyła p odziałka p rzesu w alna A , zak oń czon a u spodu k o lc e m ; m a łe bardzo odpływy m ierzyło sie przez n a p ełn ien ie zbiornika pod p rzelew em u m ie szczo nego, a do o zn a czen ia w nim stanu w o d y s łu ż y ła pod ziałk a p rzesu w alna B .
'•apomocą takiego urządzeuia m ożna o z n a c z y ć o d p ły w y źród eł lub m a ły c h potoków z d łu g ieg o okresu, kilku m ie się c y lu b naw.et k ilk u la t i uzysk ać cenne podstaw y do projektu w o d o cią g ó w , w y z y sk a n ia s ił w o d n y ch , z a k ła dania zbiorników itd.
3
4 8 6 P om iary wodno.
P o m i a r w i e l k i c h o b j ę t o ś c i . W ie lk ie objętości o zn a cza się zapomoca pom iaru -pow ierzch n i p rzep ły w u (profil p oprzeczny) i eh y żo ści w ody (prosto
p a d ły ch do tego profilu). W o g ó ln o śc i objętość p rzep ły w u Q w łożyekack rzek, potoków i k an ałów p rzed staw ia się form ułą:
w której F ozn acza p o w ierzch n ię p rzep ływ u , tj. pow ierzchnio przekroju piono
w ego c z ę śc i ło ż y sk a w yp ełn ion ej w od ą, a rs średnią ch y żo śó profilu. Jeżeli w staw im y F w- w 2, v , w J«/sek., n aten czas otrzym am y Q w 7» 3/se k .
P om iar p ow ierzch n i od p ły w u nie p rzed staw ia trudności, (op iszem y go po
niżej), natom iast co do i<s za u w a ża sie, że c h y ż o śe i strug w od y w różn ych punktacli profilu są różne, a średnią cby- żo ść profilu m ożna wprawdzie w yra ch o w a ć, m ając dane z gó
ry Q, oraz F , ^ j,jednai m ierzyć jej w prost n ie można, g d y ż p o ło żen ie punktu profilu, w- którym ch yżośó stru gi równa
■się średniej c h y ż o ś e i, nie jest nam z g ó ry znane. W o b ec tego przy pom iarach objętości musimy obrać inną d rogę; mierzymy c h y ż o ś e i w w ie lu punktach pro
filu i objętość od p ły w u ozna
c za m y ja k o su m ę iloczynów elem en tów p ow ierzch n i i odpo
w ia d a ją c y ch im c h y ż o śe i'
<2 — 2 f
P o m i a r p o w i e r z c h n i p r z e p ł y w u . J e st to zdjęcie profilu pop rzeczn ego rzeki, po
toku lub kanału. P r z y malej szerok ości p rzerzucam y przez koryto d y l lub deskę, stwarza
j ą c w ten sposób kładkę, na nioj od p ionow ujem y początek zw ierc ia d ła profilu (po lewej stronie) i k o n ie c zwierciadła (po prawej stronie) i ozna
cza m y p od ział n a m etry, wzgl.
decym etr)'. N astęp n ie zapomoca sondy, tj. pręta żela zn eg o lub rurki, ew en tu aluie drążka drew nianego, za
op atrzonych w trzew ik u spodu, n a których je st p o d zia ł n a m , d m i cm, F ig . s.
w y k o n y w a m y ta k g ęsto, ja k potrzeba, pom iar g łęb o k o ści. P rzy znaczniejszej szerokości, g d y p rzerzucenie k ład ki n a w et z u ży ciem k o b y lic j e s t utrudnione, rozp in a się w poprzek rzeki linkę drucianą z p o d zia łem m etrow ym , ustalając jej początek n a lew y m b rzegu (ucho linki za k ła d a się n a w b ity pręt Żelazn)) i n aprężając lin k ę zap om oca k ołow rotu u staw ion ego n a praw ym brzegu.
P rzerzu cen ie lin k i z je d n e g o b rzeg u n a d rugi o d b y w a się p rzy pomoc) ło d z i; lin k ę n aw in iętą n a bęben p rzew ozim y z le w e g o b rzegu n a praw y, od- w ija ją c ją przytem rów n ocześn ie. P o nap rężen iu lin k i w y k o n u je się pomiar g łęb o k o ści ró w n ież z łod zi, p rzejeżd żając od le w e g o b rzegu ku prawemu i m ierząc sondą g łęb o k o ści co 1 m , a naw et, o ile g łęb o k o ści znaczn ie się zm ien iają, i g ę śc ie j. P om iar g łęb o k o ści z u ży ciem finki je st bardzo w ygoda), m ożna jej jed nak u ż y w a ć co n a jw y żej do 2 0 0 m d łu g o ści i to je sz c z e , o ile 4
Po m iar w ielkich objętości. 4 8 7
jest silna, i uie u leg a In a o M ie jszem u w yd łu żan iu przy n a cią g a n iu kołow ro
tem. B łęd y w d łu g o ści p ow stają i p rzez to, że lin k a zw isa , dobrze je st zatem podeprzeć ją u ży w a n y m i w tym celu trójnożnym i żela zn y m i stojakam i z po
ziomem ram ieniem , n a które się ją zakłada.
W ynik pom iaru p ow ierzch n i p rzep ływ u (d łu g o ści i g łęb o k o ści) przed
stawia się na rysunku ja k o t. zw . profil p op rzeczn y ło ż y sk a w m iejsca pom iaru.
Jeżeli profil pom iarow y je s t je sz c z e szerszy, tak że u ż y c ie lin k i je s t nie
możliwe, to w y ty c z a się. g o zap om ocą zn a
ków ustawdonych n a o b yd w u brzegach i punkty, w których się m ierzy głęb o k o ści (z łodzi w tyczan ej w profil), o zn a cza przez pomiar instrum entam i m iern iczym i.
■Po mi a r c h y ż o ś c i . R ozróżniam y po
miar hydrom etryczny (pom iar objętości) z u p e ł n y i p o w i e r z c h n i o w y ; p rzy p ierw szym chodzi o ozn aczen ie ob jętości dokładno i mierzymy ta ch yżości w różn ych punk
tach profilu, tak w p obliżu p ow ierzch n i w o
dy, jak i pod pow ierzch n ią, d ru gi je s t po
miarem ob jętości p rzyb liżon ym i m ierzym y przy nim c h y ż o śc i ty lk o n a p ow ierzchni.
Najpierw om ów im y p om iar zu p ełn y , później niezupełny'.
P r z y r z a d y d o p o m i a r u ż o ś c i . U ż y w a m y ta n a stęp u ją c y ch przy
rządów hydrom etrym znych: 1 . m ły n k ó w hy- drometryczny'ch, 2 . p itotów (tj. rurek hydro- metryeznyck n a zasad zie rurki P ito fa ) i 3.
pływaków.
M ł y n e k h y d r o m e t r y c z n y , najczęściej u żyw an ym i najpraktyczniejszym przyrządem do pom iaru . c h y ż o ś c i; sposób użycia p rzed staw ia fig. 4.
N a rurze żelaznej lub drążku, które wstawia się do wody' z pom ostu p ły w a ją cego, ustalonego w d an ym p u n kcie zap om ocą kotwic, lub też z k ła d k i (na m n ie jszy ch poto
kach lub k a n a ła ch ), osadzony je s t w ła śc iw y młynek M , sk ła d a ją c y się ze skrzydełek o kształcie p ow ierzch n i krzyw ej, np. śrubo
wej, osadzonych n a osi obracalnej w ło żyskach. Oś m ły n k a u staw ia się przy p o
miarze prostopadle do profilu pom iarow ego naprzeciw prądu w o d y , a prąd obraca go z chyżością obrotow ą z a leżn ą od ch y żo ści strug wody', na których działan ie je s t w y stawiony. Im w ięk sza je s t ch y żo ść w o d y . tem w ięk sza je s t ilo ść obrotów m ły n k a na
sekundę n , a zw ią zek m ięd zy c h y żo ścią wody' v w d an ym p u n kcie, a w ar
tością n, określa się rów naniem ogólnom : i> — a -(- ¡3 n - j - «*,
w którem a , jt, y o zn aczają sta łe rów nania za leżn e od konstrukcji, w ie lk o śc i, urządzenia ło ż y s k m ły n k a itd ., które trzeba zatem d la k a żd eg o m ły n k a osobno d ośw iad czaln ie o zn a czy ć.
M łynek nadaje się zatem tak do m ierzen ia ch y żo ści w p obliżu pow ierzchni (oś o tyle pod pow ierzchnią, ab y sk rzyd ełk a b y ły przez w odę juzykryte),
4 8 8 P om iary wodne.
ja k i pod p o w ierzch n ię w dow olnej g łęb o k o ści, a w ty m celu m oże być .spuszczony zap om ocą lin k i naw ijanej lub odw ijanej zapom ocą zwijadla b (fig. 4) do dow oln ego punktu pod w odą (p och w a m ły n k a porusza się w zd łu ż rury n a kółk ach ). M ły n ek n ie p ow in ien b y ć ob racaln y naokoło rury, g'dyż w takim razie u sta w ia łb y się w razie istn ien ia prądu ukoś
n eg o w kierunku ukośnym do profilu, n ie za ś ja k d ok ładn ość pomiaru wy
m aga, prostopadle do profilu. W ty m celu w zd łu ż rury w yk on u je się na c a łą jej w y so k o ść szparę, w którą w ch o d zi odpow iednia nasad a pochwy g.
Ster, zn a jd u ją cy się po p rzeciw n ej stiu n ie m ły n k a , n ie m a n a celu obracania m ły n k a w kierunku prądu, le c z zrów n ow ażenie go, ew en tu a ln ie złagodzenie kierunków o d p ły w a ją cy c h strug w ody.
M a łe m ły n k i u m ie szcza się w sposób sta ły na k oń cu drążka i p rzesuw a z je
d n eg o p unktu pom iaru do następuego w raz z drążkiem ; bardzo duże i ciężkie
■ (m łyn k i do pom iaru ch y żo ści p rzy w ielk iej w od zie) u m ie szcza się nie na sta ły m trzenie, lecz za w iesza n a ła ń cu ch u lub kablu (pom iar zazwyczaj z mostu).
O z n a c z e u i e i l o ś c i o b r o t ó w m ł y n k a n a s e k u n d ę . w . Dawniejsze urządzenie do teg o celu , t. zw . l i c z y d ł o k ó ł k o w e , p rzed staw ia fig 5.
N a o si m ły n k a znaj
duje się śruba bez końca (ślim ak), zazęb iająca się z k ó łk iem zębatem , które m a za z w y c z a j 100 zębów;
przy jed nym obrocie młyn
k a k o ło zębate przesunie się o 1 ząb, a całkowity obrót k o ła zębatego ozna
c z a 100 obrotów młynka.
O bok tego k o la zębatego je st drugie, lic z ą c e setki obrotów. G dy m łyn ek wsta
w i się w m iejsce (punkt), g d z ie m a b y ć mierzona eh y żo ść, trzeba dokonać z a h a czen ia k ó łk a zębatego ze śrubą (przez przycią
g n ię c ie zap om ocą sznurka lub druta d źw ig n i, w której je st osadzona jego oś, do osi m łynk a), a r ó w n o cze śn ie p u śc ić w ruch zeg a re k sekundow y. P o o kolo 3 m inutach k o ń czy się pom iar w danym p u n k c ie przez o d su n ięcie (odhaczenie) k ó łk a zęb atego od osi i zatrzym an ie zeg a rk a seku n d ow ego. Czas obserwacji o z n a czy m y n a zegark u seku n d ow ym , ilo ść z a ś obrotów n a lic z y d le kółkowera p rzy p om ocy osa d zo n y ch n a ram ie m ły n k a w s k a z ó w e k ; m ożn a to zrobić jed n a k tylko n ad w odą, to zn a c z y , że m ły n e k po pom iarze w pewnym p u n k c ie trzeba w y c ią g n ą ć nad w o d ę , celem d okonauia od ćzytu . J e s t to ope
racja n iew y g o d n a , z w ła sz c z a przy zn a czn iejszy ch g łęb o k o ścia ch , podobnie n ied ogod n e je st za h a cza n ie i od h aczan ie m ły n k a n a w et p rzy ulepszeniu
■ (w y c h w y t), ja k ie tu za sto so w a ł Am sler. D la teg o w p rak tyce m a ło używane są m ły n k i z lic z y d łe m k ółk ow em , natom iast p raw ie w y łą c z n ie u żyw a się m łynk ów z sy g n a liz a c ją elek tryczn ą obrotów. Profesor H arlach er zasto
s o w a ł tu w y n a la z e k A m slera. U rząd zenie (fig. 6) p o le g a n a tem , ż e młynek łą c z y się zap om ocą d w u drutów iz o lo w a n y c h , z łą c z o n y c h w jeden k a b el (który, p rzy m ły n k u osadzonym n a rurze m oże słu ż y ć zarazem do p o d cią g a n ia m ły n k a ) z baterją elek tryczn ą, p o łą czo n ą z d zw on k iem ; baterja ta zn ajdu je się w cza sie pom iaru n a p o m o ście. O tóż m ły n e k je s t tu włączony w k o ło prądu i stan ow i p rzeryw acz prądu, a to w ten sposób, ż e jeden z d rutów id ą cy ch od bateryj d l łą c z y s ię z p rzy cisk em p 1 izolow an ym od op ra w y m ły n k a , drugi d-> z p rzycisk iem p., b ęd ą cy m w łą c z n o śc i z oprawa.
G
F ig . 5.
P o m iar w ielkich objętości. 4 8 9
Normalnie zatem k oło prądu j est przerw ane, g d y jed n a k m eta lo w y p r ę c ik i', osadzony prostopadło n a k ó łk u zębatem zetk n ie się w c z a s ie obrotu tegoż k ółk a z e sp ręży n k ą s izo lo w a n ą od opraw y m ły n k a , a będ ącą w Łączności z p rzy cisk ie m n a te n c za s przez krótką ch w ilę k o lo p r ą d u je s t zamknięte i d zw onek b a te rji d zw o n i. K o łeczek Jc m oże się zetk n ą ć ze sprężynka s r a z w cią g u ca łe g o obrotu k ó łk a zębatego — zatem w odstępie czasu m iędzy dw om a d zw o n ien ia m i m ły n e k w yk on ał ty le obrotów, ile kółko m a zębów (za zw y cza j 50 lub 100). T a k w ię c m ając m ły n e k zanu
rzony w danym p u n k cie, m ożn a o zn a c z y o ilo ść obrotow i czas, lic z ą c dzwonienia i o d czy tu ją c ehronosltop n a początku pierw szego i n a początku ostatniego d zw onienia. N p . je ż e li b y ło 9 dzw onień (8 okresow m iedzy dzw o
nieniami), cza s m ięd zy p ierw szem a ostatniem dzw onieniem w y n o sił 3 m in u ty 1,2 sek., a k ółk o źeb a te m a 50 zębów , n aten czas ilo ść obrotów n a sekundę
X obr. 8 X 5 0 ' , / i n = — =-- 2 ,2 obr./sek.
7'sek. 181,2 ’ '
Z powodu p u lsu jącego ruchu w ody cza s ob serw acji w jednym p u n k c ie nie powinien b y ć zb y t k ró tk i; H a rla cb er doradza, ab y w y n o sił 3 5 m inut.
F ig . a.
Mierząc e h y ż o ś c i przy niskim ustalonym sta n ie w o d y , obserw ujem y z w y k le około 8 m inu ty, c z y n ią c d la kontroli 3 ob serw acje około jed nom in u tow e (dw a chronoskopy w obu rękach); je ż e li jed n a k stan w od y n ie je st ^stały (przy wielkiej w odzie), lep iej ob serw acje w jed n y m p u n k c ie sk ró c ić do jednej minuty.
Z w i ą z e k m i ę d z y c b y ż o ś c i ą n a i l o ś c i ą o b r o t ó w m ł y n k a n a s e k u n d ę n , c z y li w zór d la m ły n k a , m a albo k szta łt p ow yżej podany (równanie 2 . stopnia), albo k sz ta łt v = ot —J— P n , albo n a w et w p e w n y c h g ra nicach v — °j m S ta łe teg o rów nania a , ■(, fi o zn a cza się zap o m o cą t. zw . taro
wania m łynk a, które p o leg a na tem , że w w o d zie stojącej (sp ecja ln y k an ał w zak ład zie do tarow an ia m ły n k ó w , lub k a żd y staw ) o d b yw a sie sz ereg jazd z m łynkiem zanurzonym , z różnem i ch y żo ścia m i tą, v2, v s, • • • . j obserw uje przytem od p ow ied n ie % , « 2, « 3, . . . ., p o czem n a p od staw ie teorji n ajm n iej
szych kw adratów o b licza sta łe.
K ażdy m ły n e k m a t. zw . certyfikat, w którym w y k reślo n o są sp ostrze
żenia otrzym ane p rzy tarow aniu i p od an y w zór d la m ły n k a w ra z z e sz c z e - gółowem i w artościam i sta ły c h . M łyn ek n a leży tak tarow ać, ja k m a b y ć używany (n a sta ły m trzonie, ła ń cu ch u , lub kablu). K rzyw a zw iązk u v i 11 może m ieć dla te g o sam ego- m ły n k a w różnych g ra n ica ch ró żn y kształt i równanie.
P r z e p r o w a d z e n i e z u p e ł n e g o p o m i a r u b y d r o m e t r y c z n e g o w c a ł o ś c i . Chodzi tu o o zn a czen ie: o ) przekroju od p ływ u , b) eh yżości
4 9 0 P om iary w odne.
w ody w różnych p unktach profilu, c) stanu w o d y , przy którym pomiar byt w yk on an y i d ) spadku lok aln ego w m iejscu p om iaru, który je st potrzeba;
tylko do ew en tu alnego u sta w ia n ia zw iązk ów em p iryczn ych i kontrolowania form uł tego rodzaju; o ile chodzi tylko o o zn a czen ie ob jętości i pośpiech przy pom iarze, czy n n o ść (I) m o g ła b y odpaść.
P rzez c a ły c z a s trw an ia pom iaru n a leży o d czy ty w a ć w krótkich odstępach czasu (np. co '/2 g o d z in y do 1 god zin y) n ajb liższy w odoskaz sta ły , a w razie je ż e li on j e s t dalek o, o d czy ty w a ć prócz teg o sp ec ja ln ie ustaw iony i ząniwe- low an y -wodowskaz p row izoryczny.
Bardzo w a żn ą rzec zą je s t n a leży te ob ran ie profilu p o m ia r o w e g o ; powinien on le ż e ć o ile m ożności w prostej, b y ć regularnie w y k sz ta łco n y , zwarty, o w y so k ic h b rzeg a ch (a b y p om iary m ożn a b y ło wydconywać i przy stanach w y ż s z y c h ); pod w zg lęd em ch y żo ści, spadku, m a teija łu p ow in ien mniej więcej odpow iadać p rzeciętn y m w arunkom danej przestrzeni. O brany profil dobrze je s t u sta lić n a obu b rzeg a ch zap om ocą punktów sta ły ch (np. używanych-
w M a ło p o lsce ż e la z n y c h słu p ó w wkrę
ca n y c h , o d łu g o śc i około 2 ,5 m , zaopa
trzon ych n a w ierzchu kalotą, t. zw.
reperów ), które n a le ż y niwelacyjnie z łą c z y ć z pu n ktam i sta ły m i niwelacji p odłużnej rzeki.
P o u sta len iu profilu hydrometry- czu eg o następ u je z d ję c ie tegoż przez r o zp ięcie linki drucianej z podziałem m etrow ym , pom iar g łę b o k o śc i zapo
m ocą sondy z ło d z i co 1 m . oraz zd jęcie c z ę ś c i n a d w o d n y ch profilu za
p om ocą instrum entu m iern iczeg o (lip., zapom ocą tach ym etru ustawionego w profilu).
Z d jęty profil (c z ę ść podw odną) ry
su je się n a m iejscu n a p apierze mili
m etrow ym i w pu n ktach charaktery
sty c z n y c h załom ów dna p rzyjm uje pio
n ow e pom iaru c h y ż o śc i; m ie jsc a tych p ion ow ych ozn acza się następnie w profilu p om iarow ym p rzez zawieszenie k olorow ych szm atek na lin c e . P rzy po
m iarze przy stanach z w y k ły c h w y sta rcz a z a zw y c za j d la profilu o średniej szerok ości (około 1 0 0 m ) 6 — 10 p ion ow ych pom iaru (fig. 8 i 9).
R ów n ocześn ie druga siła tech n iczn a robi p rzy g o to w a n ia do pomiaru spadku pod łużnego lok aln ego (czy n n o ść ew en tu alna d), zab ijając po oho b rzegach po 5 p a lik ó w w odstępach (za leżn ie od szerok ości rzeki i spadku) od k ilkunastu do k ilk u d ziesięciu m etrów (fig. 7 a ) p aliki, o grub. około 10 cm, dł. 1 m tak, aby- ic h g ło w y b y ły k ilk a cm pod w odą. W p a lik i te wbija się ż e la z n e ostrza z p ła sk iem i k w adratow em i g ło w a m i w ten sposób, ahy g ło w y te w y sta w a ły k ilk a cm nad w od ę (fig. 7 5 ); obustronne p a lik i 3, 3' p ow in n y b y ć w profilu, in n e pow yżej i p o n iżej profilu. W ie r z c h y głów żela zn y ch ostrzy n iw elu je się d ok ładn ie (n iw e la c ja p od w ójn a z nawiązaniem do punktu s t a łe g o ); sta n o w ią on e rów nież w ła ś c iw ie w od osk azy, g d y ż stos w o d y o zn a cza się n a n ich kilk akrotn ie w c z a sie pom iaru ch y żo ści, odmie
rzając pod ziałk ą m ilim etrow ą, o ile w ystają ponad zw ierc ia d ło w o d y . Z tych spostrzeżeń bierze się średnią i otrzym uje lo k a ln y profil p o d łu ż n y zwierciadła w ody, a z n ieg o lo k a ln y spadek i, ja k o ta n g e n s k ąta n a c h y le n ia styczn ej <k linji profilu pod łużnego zw ierciad ła w profilu pom iarow ym do poziom u (fig. 7 c).
(D o k ła d n e sposoby zd jęcia spadku lok aln ego podaje Schafferuak w „Woehen- 8
Fig- t.
Przeprow adzenie pom iaru hydrom etrycznego zupełnego. 4 9 1
schrift fur den iJffentl. B a u d ien st“, W ied eń 1 9 1 6 , w art. „ D ie E rm ittlu n g des
WasserspiegelgefUlles offener G erinne“). _ _
Następnie zap om oca p om ostu p ły w a ją c e g o (dw ie ło d zie w odstępie 1 _ 2 p i ‘ z p okładem belek i d yli, zaopatrzone kotw icam i) w y k o n y w a się pomiar c h y ż o śc i m ły n k iem . P o m o st u sta w ia się p rzy p om ocy k o tw ic dokładnie w ilauein m iejscu , g d z ie je st o zn a czo n a p io n o w a pom iaru. N a rzek ach o siln ym prądzie i w y ż sz y c h stan ach u trzym anie pom ostu zap om ocą k o tw ic je st nieraz trudne i trzeba u ż y ć p arow ca, k tóry zarzu ciw szy k otw icę, trzym a pom ost na linie. W profilach bardzo w a żn y ch , g d zie p rzez d łu ższy cza s p erjodyezm o robi się pom iary, m ożn a górą m ięd zy dw om a m asztam i rozp iąć lin ę żela zn ą , a pomost m oże się w zd łu ż niej poruszać zap om ocą linki z bloczk iem (po
dobnie ja k przy p rzew ozach ).
Po złożen iu m ły n k a i p o łą czen iu z baterją z d zw on k iem (z w y k le u ży w a n e stosy su ch e, c h o ć bezpieczniej zabrać z e sobą rów n ież b aterjc m okrą;, kon
troluje się g łę b o k o ść w p ion ow ej, poczem w y c ią g a ją c m ły n e k tek , ab y os jego zrów nała s ic ze zw iercia d łem , o d czytu je n a zw ijad le stan k ó łk a . N astęp n ie rozpoczyna się pom iar ch y żo ści w p ierw szym p u n k c ie pionow ej najbliżej powierzchni p oło żo n y m , to z n a czy przy m ły n k u c a łk o w ic ie zanurzonym , później zesu w a się m ły n e k po rurze do punktów coraz to niżej p ołożn ych . W raptularzu notuje się n astęp u jące d aty:
Pionowa ^ p io n o w e j C*"S P0,,,i" r "
I 2 ,7 0 9>> 3 0 — 91' 4 0
Pom inr Czas trw an ia Ilość
w głębokości obserw acji obrotów
0 ,0 6 ni 1 m 0 ,6 s e k . 2 5 0 1 m 0 ,2 „ 2 5 0 1 111 0 ,7 „ 2 5 0
0 ,3 6 m 0 m 58 n 2 5 0
0 m 5 9 „ 2 5 0 0 ) « 5 9 , S „ 2 5 0 0 ,9 6 m 1 ni 0 ,2 „ 3 0 0 0 m 5 9 „ 3 0 0
itd . 0 m 5 8 „ 3 0 0
O b r a c h o w a n i e o b j ę t o ś c i n! i p o d s t a w i e w y k o n a n y c h p o - liii a r ó w . P o pow rocie z pom iarów obraehow uje się c h y ż o śc i i w y k reśla n a rysunku profil p om iarow y i pion ow e krzyw e c h y ż o śc i. Istn ieją 3 m etody
obrachowania objętości. _ , . . .
M e t o d a 1 . p o l e g a n a p o m n o ż e n i u p a s k ó w p o w i e r z c h n i p r z e k r o j u p o p r z e c z n e g o p r z e z o d p o w i e d n i e ś r e d n i e c h y ż o ś c i . Te średnic c h y ż o śc i w y z n a c z a się dla każdej pionow ej krzyw ej c h y ż o śc i, oznaczając jej p ow ierzch n ię / (przez splanim etrow anie, lub p rzek szta łcen ie) i dzieląc ją p rzez g łęb o k o ść t - i>s= / . O bjętość p rzep ły w u w y n ie sie z a te m :
Jest to m etoda, która słu ż y za zw y cza j do sp raw dzen ia w y n ik u ; dw ie następne m etod y p rzew y ż sza ją j a pod w z g lę d e m dokładności.
M e t o d a 2., z w a n a m e t o d ą H a r l a c h e r a , p rzyjm uje sekundow ą objętość p rzep ły w u ja k o b ryłę ogran iczon ą p o w ierzch n ię przekroju, p ła sz
czyzna zw ierciad ła w o d y , p o w ierzch n ię w a lc o w ą opisaną n a ob w od zie z w il
żonym przekroju o tw orzących prostop ad łych do przekroju, a w reszcie powierzchnią w a lc o w ą o tw orzących p ion ow ych , opisaną n a krzyw ej średnich chyżości. T rzeba w ię c n arysow ać ponad problem k rzyw ą średnich ch yżości;
wprawdzie m am y średnie ch y żo ści vs ty lk o d la p io n o w y ch pom iaru, jed n ak przez p o łą czen ie punktów vg w p io n o w y ch m ięd zy sob ą i z p oczątk iem i końcem zwierciadła (c h y ż o ść p r z y 'b r z e g u — 0), otrzym uje s ię k rzy w ą t y a z niej
4 9 2 P om iary wodne.
m ożna o d c z y ta ć średnią cb y ż o ść w dow olnej pionow ej m iedzy pionoweiu pomiaru ciiy żo ści.
O brachow auie ob jętości (fig. 8 i 9) p o leg a n a następującej zasadzie.
O zn aczając elem entarną p ow ierzch n ię pask a profilu d F , głębokość j, elem en t szerokości profilu d x , otrzym uje się ;
d Q — d F . v s = y d x , vs == y v s d x Q M f Q / <’s) d x .
J eżeli zatem w y k reślim y krzyw a su m y ilo czy n ó w g łę b o k o śc i i średnich c iiy ż o ś c i (uietylk o dla p io n o w y ch pom iaru ch y żo ści, a le i dla punktów
Rozkfacf chyzosci w pionowych,
pośrednich, zazw y c za j co 1 v i) i p o w ierzch n ię tej k rzyw ej splanimetrujeniy to da on a nam objętość p rzep ły w u n a sekunde.
Z am iast p lan im etrow ać, m ożn a p rzy rów n ych odstępach poszczególnych rzęd n ych (t/. vs) tej k rzyw ej u ży ć do o zn a czen ia je j p o w ierzch n i "wzoru S ira p so n a ; je ż e li odstęp ten w y n o si 1 m , to objętość p r zep ły w u , czyli p o w ierzch n ia k rzyw ej (]/ p i), b ędzie su m a a lg eb ra iczn a ty c h rzędnych.
M e t o d a 3., C u 11 m a n n a, określa objętość seku n d ow y ja k o b ry łę ograniczona p ow ierzch n ia przekroju, p ła sz c z y z n ą zw ierc ia d ła i powierzchnią* nieregularny opisaną n a p o m ie rzo n y ch c h y żo ścia ch wTody, u staw ion ych w odpowiednich p unktach prostopadle do przekroju p om iarow ego. O bjętość tej b ry ły , czyli sek u n d ow ą ob jętość p rzep ływ u , otrzym am y zapom ocą w yk reślen ia w protila k rzy w y ch rów nej c h y ż o śc i (w arstw ie Chyżości) i zesum ow'anie iloczynów ze średnich p ow ierzch n i ty c h w a rstw ie i ic h odstępu. W a rstw ice chyżości 1 0
„ Przehroi
IT -r
J l~ —4 V. !Í- Pot 't!» f> S </t
Przekráj podfuz.ny itvierctadia
■ w o d y iy n u r c i e
<isoo
m i s o
Pamtar hvdrom e/rycxny na R a b ia r/ K sia zn w a ch {¿‘.Vflt iSD 2r p rx y sfanie wodoskszu 273
2 r a - f / 9 7 " * . *
4»
% § 1 t»~ ~ f o
4 9 4 P om iary wodne.
otrzym uje się, krając pion ow e krzyw e ch y żo ści (krzyw e zw iązk u głębokości i ch y żo ści w p ion ow ych ) lm jam i pion ow em i w odstępach np. 10 cm. prze
n osząc pu n kty p rzecięc ia na profil i łą c z ą c p u n kty jednow artościowych c h y ż o śc i (0,1 m , 0 ,2 m itd.) ze sobą. O stateczn ie objętość p rzed staw ia formuła:
Q = [ Z F - ± & + F n)} e + i F u ą ,
w której o zn a cza sum ę pow ierzch n i w szy stk ich krzyw ych równej chy
żo śc i (w raz z p ow ierzch n ią profilu), F i p ow ierzch n ię profilu, F „ powierzchnie n a jw y ższej krzyw ej ch y żo ści, e odstęp k rzy w y ch ch y żo ści (up. 0,1 m), fj ró
ż n ic ę w artości n ajw iększej c h y ż o śc i w profilu i c h y ż o śc i odpow iadającej naj
w y ż sz e j k rzyw ej ch y żo ści. W y sta r c z y tu do o zn a czen ia Q tylko 5 odczytów planim etru.
M etoda C ullm anna je st dokładna, jed n a k w y m a g a w ięcej nak ładu pracy, d latego m etoda H arlaeh era je st czę śc ie j u żyw an a.
P o m i a r c h y ż o ś c i z a p o m o c ą p ł y w a k ó w . P ły w a k je s t to lekkie c ia ło , któro p u szcz o n e n a w odę poru sza się z ch y żo ścią je j strugi. Obser
w u ją c cza s t sek ., ja k ie g o potrzeba do przeb ieżen ia drogi l m ięd zy dwoma profilam i (jeden p o w y żej, drugi p on iżej profilu pom iarow ego), przez podzielenie
— otrzym ujem y' ch y ż o ść dauej stru gi u.
Jłozróżniam y o) p ły w a k z w y k ły , b) p ły w a k podwójny', c) pływ ak na sznurku i 3 ) p ły w a k drążkow y.
P ł y w a l c z w y k ł y , je st to p ła sk i krążek d rew niany o śred n icy około 10c»i, a w y so k o ści 2 — 6 cm (otrzym uje się j e przez c ię c ie z krąglak a), lub też k a w a łe k d e se c z k i; p u szcz a ją c go z prądem w o d y , m ożem y o zn a czy ć w po
w y ższy sposób chy'żość stru gi wody' n a pow ierzch n i a p u szcz a ją c ich cały sz ereg k olejno po sob ie w różn y ch m iejsca ch zw ierc ia d ła w od y, możemy o zn a czy ć c h y ż o śc i p ow ierzch n iow e dla c a łe g o profiiu p om iarow ego, czyli o z n a c z y ć t. z w . k r z y w ą c h y ż o ś c i n a p o w i e r z c h n i , j e s t to w iec przyrząd bardzo prosty, jed n a k dobry' w y n ik otrzym uje się tyJko w cza sie zupełnej cis z y w p ow ietrzu ; im p ły w a k m niej w y sta je z w o d y i im je st mniejszy, tern w p ły w w iatru je st mniejszy'. P e w n e b łę d y p ow stają i z tego powodu, że p ły w a k n a b y w a p ew n eg o p rzysp ieszen ia, ch y żo ść je g o je s t trochę większa n iż ch y żo ść strugi w od y.
P ł y w a k p o d w ó j n y s łu ż y ć m oże do pom iaru ch y żo ści w punkcie pod zw ierciad łem wody' i sk ła d a się z d w u części p o łą czo n y ch ze sobą zapomocą n itk i; c z ę ś ć dolna (ku la pusta) sta n o w i p ły w a k p od w od n y i ta m ierzy chyżość pod w o d ą ; c z ęść górna, lek k i p ły w a k p o w ierzch n io w y , słu ż y tylko do ob
se rw a cji drogi p ły w a k a podw odnego.
P ł y ' w a k n a s z n u r k u , je s t to d ese czk a trójkątna, którą p u szcz a się za w odą n a sznurku, a to w tyrm celu , a b y po p rzeb ieżen iu p rzez niego drogi l uapow rót g o ś c ią g n ą ć i od zysk ać, g d y ż przy pom iarze pływakami zw y k ły m i traci się je i trzeba rozporządzać dużą ic h ilością.
P ł y w a k d r ą ż k o w y , je s t to drążek u d ołu ob cią żo n y (lub rurka szklan a ob ciążon a u spodu rtęcią lub ołow iem ). U sta w ia się go w e wodzie p raw ie p ion ow o; je ż e li s ię g a p raw ie do dna, to m ierzy odrazu średnią ch y żo ść w p ion ow ej. U ż y c ie ta k ich p ły w a k ó w m ożliw e je s t tylko n a stałych g łęb o k o ścia ch w zd łu ż każdej strugi.
P o w i e r z c h n i o w y p o m i a r c h y ż o ś c i m ożn a w y k o n a ć a ) zapomocą młynków', b) zap om ocą p ły w a k ó w . S tosuje się go w ty ch w yp ad k ach , jeżeli, ja k n ap rzyk ład przy w ielk iej w od zie, c h y ż o ś c i w o d y , oraz g łęb o k o ści są zbyt zn a czn e, ab y się m ożn a b yło utrzym ać z pom ostem p ły w a ją c y m n a wodzie i dokonać zu p ełn eg o pom iaru hydrom etrycznego, lub te ż je ż e li chodzi o p om iar przyb liżon y, lub w reszcie, je ż e li nie m am y do d ysp ozycji młynka hydrom etrycznego.
12
Pom iar hydrom etryczny niezupełny (pow ierzchniow y). 4 9 5
Pomiar p ow ierzch n iow y m ły n k iem hydrom etry czn y m w yk on u je się za w sze z mostu, sp u szczając m ły n e k n a k ab lu lub ła ń cu ch u i zan u rzajac g o w k a ż
dym punkcie tylko o ty le, ab y sk rzyd ełk a y je g o b y ły p rzykryte w odg.
Przedtem n atu raln ie trzeb a d ok ładn ie zdjąć profil m ostow y (szcz eg ó ln ie dokładnie p rzy filarach, w z g l. jarzm ach m o sto w y ch ); son d ow an ie g łę b o kości odbyw a sie zazw y c za j ta k ż e p rzez sp u szcza n ie ciężaru n a lin c e drucianej i obserwacje, w zg l. pom iar zanurzonej d łu g o śc i linki. P om iar pow ierz
chniowy ch y żo ści p ły w a k a m i p o leg a n a w y ty c z e n iu pow yżej i poniżej profilu pomiarowego w rów n ych o d le g ło śc ia c h (kilku do k ilk un astu m etrów ) dw óch profilów, p u szczan iu p ły w a k ó w z b rzegu lub z m ostu w różn ych punktach powyżej profilu górn ego, o b ser w a cji czasu , ja k ie g o potrzebuje k a żd y p ły w a k do przejścia drogi m ied zy obu profilam i, zap om oca zegark a seku n d ow ego, a wreszcie obserw acji m ie jsc a (punktu) w profilu pom iarow ym , przez które pływak przechodzi.
O z n a c z e n i e o b j ę t o ś c i p r z e p ł y w u n a p o d s t a w i e p o w i e r z c h n i o w e g o p o m i a r u c h y ż o ś c i . Istn ieją tu d w ie m etody, ob yd w ie p rzy
bliżone i n aturalnie u stęp u ją c e pod w zględ em dok ładn ości w y n ik u zupełnem u pomiarowi h ydrom etrycznem u, jed nak m aja one w ie lk ie zn a czen ie, o ile chodzi o pom iary o d p ły w u przy w ielk iej w od zie. P om iary w ielk iej w o d y sa trudne, k osztow n e i n iera z n ieb ezp ieczn e, nadto trudno nieraz n a czas przybyć do danego m iejsca w celu u c h w y c e n ia m aksym alnej objętości. D la te g o nie tylko u n as, ale i w in n y c h k ra ja cli, n a w ie lu rzek ach wuelkie w od y n ie zostały je sz c z e pom ierzone, a stosow an ie m etod u p roszczon ych , ch o c przy
bliżonych, okazuje się ze w szech m iar w’sk azan e.
a) O z n a c z e n i e o b j ę t o ś c i p r z e z p o m i a r p r o f i l u i c h y ż o ś c i p o w i e r z c h n i o w e j t y l k o wr j e d n y m p u n k c i e , tj. w n u r c i e ( m a k s y m a l n e j c h y ż o ś c i n a p o w i e r z c h n i V max-)* P om ierzon a eh y żo ść będzie w ięk sza od średniej c h y ż o ś c i profilu za tem c h c ą c otrzym ać objętość według form u ły Q — F , vs, trzeba tę pom ierzona m aksym aln a c b y ż o ś ć na powierzchni V p m a x . zred u k ow ać n a średnia cb y żo ść W przybliżeniu
można przyjąć sto su n e k --- = 0 , 6 5 , d ok ładn iejsze w zory podam y w dal- p m ax.
szyni ciągu.
b) O z n a c z e n i e o b j ę t o ś c i p r z e z p o m i a r p r o f i l u i c h y ż o ś c i p o w i e r z c h n i o w y c h w w i e l u p u n k t a c h p r o f i l u (w w ielu p ion ow ych ).
Ponieważ każdej pionow ej pom iaru c h y ż o śc i odpow iada p ew n a częśc (pasek) powierzchni profilu p op rzeczn ego, zatem objętość w y z n a c z y m y z fo r m u ły :
Q ^ F 1 + F* i >/2 + F 5 i y 8 + . . . ,
w której F lf F 2, # 3 .. • • sg c z ęścio w em i p ow ierzch n iam i profilu,^ zaś v f3 • • ■ średniem i ch y żo ścia m i w p ion ow ych pom iaru ch y żo ści.
Jednak pom ierzone ch y żo ści p o w ierzch n io w e vpi , vp2i . . . sa w ięk sz e od średnich c h y ż o śc i w p io n o w y ch v j i , v j 2, m usza w ię c zostać odpowiednio zred u k ow an e. W przyb liżen iu m ożn a p rzy ją ć stosunek
i i = 4 = ok. 0 ,8 5 ;
’> 7
dokładniejsze w zory p od am y poniżej.
Zamiast red u k ow ać k a ż d a z p om ierzon ych c h y ż o śc i p ow ierzch n iow ych z osobna i o z n a cza ć objętość z form uły Q — I '\ t’,'i i * vx 2 -f- . . - można o zn a czy ć ii F. to je st sum ę ilo czy n ó w pasków pow ierzchni i ch y żo ści
13
4 9 6 Pom iary w odne.
p ow ierzch n iow ych i zredukow ać j ą n a S F r ' ■-= Q przez p om n ożenie przez s p ó łc z y n n ik red u k cyjny
2 F u j
otrzym any z poprzednio w yk on an ych pom iarów z u p ełn y ch .
W z o r y w y r a ż a j ą c e z w i ą z k i m i e d z y ś r e d n i ą c h y ż o ś c i ą p r o f i l u , a c h y ż o ś c i ą p o w i e r z c h n i o w ą w n u r c i e , o r a z m i ę d z y ś r e d n i e m i c h y ż o ś c i a m i w p i o n o w y c h , a c h y ż o ś c i a m i n a p o w i e r z c h n i :
1. F o r m u ł a S i e d e k a (1 9 1 2 ), podaje zw ią zek m ięd zy średniem i chyżo
śc ia m i w p ion ow ych a ch y ż o śc ią p ow ierzch n iow ą, w zg lęd n ie sto su n ek :
2 0 ___
2 F v j a + 0 , 4 1 / 2 ’/
Y F v 1 2 v f ~ B ~ ’ ( T s średnia g-łebokośc, B szerokość zw ierc ia d ła ). F o rm u ła w a żn a d la c h y ż o śc i powierzchniowych w ięk sz y ch niż 2 m , dla m n ie jszy ch n a le ż y sto so w a ć w zór:
20 _ _
m
2 F pJ | / 2 Y fIt “ V• B
F orm u ły te w e d łu g autora m ożn a sto so w a ć do gdębokości średnich nie mniej
sz y ch ja k 0,8 m .
2 . F o r m u ł y F i s c h e r a (19 1 6 ) podają d) zw ią zek m ięd zy średnią c h y ż o śc ią profilu vs, a śred nią ch y ż o śc ią p ow ierzch n iow ą vps, oraz 6) związek m ied zy średnią c h y żo ścią profilu i m aksym aln ą n a p ow ierzch n i r , mnx For
m uły te b r z m ią :
vp , + | vp *,, b) vt = ; a vp ra»x . + p max , przyczem
Vj n t ~ —Jj— (su m a ilo czy n ó w cz ę śc io w y c h d łu g o śc i zw ierc ia d ła i chyżości n a p ow ierzch n i, c z y li p ow ierzch n ia k rzyw ej c h y ż o śc i powierzchniowych, podzielona przez szerokość zw ierc ia d ła ), za ś a i p sp ó łcz y n n ik i zmienia
ją c e się w e d łu g szerok ości prpfilu i je g o stopnia szorstkości. Wartości o. i ¡5 podaje n astęp u jące zesta w ie n ie:
U la a)
S z o r s t k o ś ć p r o f i l u . Szerokość
pro filu 1. Zarosły traw ą 2. G ruby żw ir lub kam ienie
a fj a
¡3do 3 m . 0 ,7 8 4 0 ,0 0 1 2 1 0 ,8 3 2 0 ,0 0 0 6 3 3 — 10 m . 0 ,7 9 5 0 ,0 0 1 1 1 0 ,8 6 2 0 ,0 0 0 4 3 1 0 — 25 m . . . . 0 ,8 7 2 0 ,0 0 0 3 8 2 5 — 50 m 0 ,8 8 9 0 ,0 0 0 2 9
3. Ż w irek
0 ,8 6 7 0 ,0 0 0 4 2 0 ,8 8 9 0 ,0 0 0 2 9 0 ,9 0 8 0 ,0 0 0 2 0 0 ,9 2 0 0,00.011
■(. Piasek luli glina
0 ,9 2 5 5 0,00030 0 ,9 4 5 0,00022
ponad 50 t o... 0 ,9 2 7 0 ,0 0 0 0 6
Zw iązek miedzy chyżością śre d n ią i pow ierzchniow ą. 4 9 7
D la b)
S z o r s t k o ś ć p r o f i l u .
S z e r o k o ś ć j " Z a r o d y t r a w ą 2- G r “ b y * w i r 3 . ż w i r e k l u b
p ro filu j. A a r o B ij t r a w ą l u b b a t m e n ! o g l in u
do 3 m . 0 ,4 6 3 0 ,0 0 0 8 6 0 ,5 5 1 0 ,0 0 0 6 4 0 ,6 5 4 0 ,0 0 0 3 2 0 ,7 2 6 0 ,0 0 0 2 3 3 - 1 0 o t. 0 ,5 2 6 0 ,0 0 0 6 7 0 ,6 7 0 0 ,0 0 0 5 6 0 ,6 7 5 0 ,0 0 0 2 4 0 ,7 3 7 0 ,0 0 0 1 5 1 0 - 2 5 o t 0 ,5 9 9 0 ,0 0 0 4 4 0 ,6 8 6 0 ,0 0 0 1 9
25— 50 o t... 0 ,6 1 8 0 ,0 0 0 3 9 0 ,7 0 0 0 ,0 0 0 1 5 ponad 50 ot . • ... 0 ,7 3 4 0 ,0 0 0 0 6
3. F o r m u ł y M a t a k i e w i c z a (1 9 1 8 , w y k a z lite r a t.4 .)1) pod ają zw ią zek a) między ch y ż o śc ią śred nią profilu i m ak sym aln ą n a p o w ierzch n i i b) m iędzy chyżością średnią i c h y ż o śc ią p ow ierzch n iow ą w pionow ej.
, , 0 ,006
a) — i - = 0 ,59 + 0 ,0 2 T r ' J < °U !
b) — = 0 ,7 8 -j- 0,015 T + j ^ - .
rl> ' ( 7 «)
W formułach ty ch za ch o d zi sp ad ek zw ierc ia d ła w o d y w m iejscu pom iaru , / (który w sta w ia ć n a le ż y w prom illach), trzeba g o za tem z a n iw elo w a c lub w braku instrum entu o c e n ić ; rI \ p rzed staw ia średnią g łęb o k o ść profilu, I g łę bokość w pionow ej.
Przy starannem przeprow adzeniu pom iaru i ob liczen iu w e d łu g a) błąd nié przekracza 1 0 % , w e d łu g m etod y 0) 5%•
P r z y k ła d a). Na rzeco pom ierzono w p ro fila x : spadek lokalny J = 3 ,7 8 n/ooi 2$ — 0,87 h i, r^m ax== 3 ,0 2 m ; ja k a je st śred n ia chyzość p ro fi ?
*V 0,000
W edług «) —- — - = 0 59 - f 0,02. 0,87 - f — r = 0,61, zatem
rjf m ax d’7S
1— 0,61 .3,02 = 1,84 m .
P rzyk ład /i). W profilu JJ w ykonano p om iar profilu, spadku i pow ierzchniow y pointai chyżości w 7 pionow ych. W y n ik i b y ły n astępujące : ifj(g łę b o k o ść w pionow ej i ) 4,13 w, spadek . / = 0,5°/oo, V p j (chyiość pow ierzchniow a w pionow ej / ) = 2,76 tn ; ja k a je st średnia chyżość w toj p io n o w e j?
P i l 0,02
W ed łu g b) “ — ==s 0,78 -f-0 ,1 5 . 4,13 ' - --- = 0,874, zatem V P
u. 7 == 0,874.2,76 == 2,41 m.
0,02
D la u ła tw ie n ia o b liczen ia p od aje się w artości w y ra zu 0~7 d la rozm aitych o p,I oo
’padków.
D l a ,/«/M= 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,4 0,5 0 ,6 0,7 0 ,8 0,9 o ,1 0 0 ,061 0 ,0 4 6 0 ,0 3 8 0 ,0 3 2 0 ,0 2 8 0 ,0 2 6 0 ,0 2 4 0 ,0 2 2 J ° L
J°;m = 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 5 ,0 10,0
= 0 ,0 2 0 0 ,0 1 5 0 ,0 1 2 0 ,0 0 9 0 ,0 0 7 0 ,0 0 6 0,004
°/oo
*) P atrz także arty k u ły M atakiew icz,a i E h ren b erg era w M onatsschrift f. d. off. Bau- dienst 1924, zeszyt 7.*
1 5
4 9 8 P om iary w odne.
J a k w id a ć , popraw ka z p ow oda spadku m a znaczniejszą, w artość tylko przy spadkach m niejszych , poniżej 1% 0 ; dla spadków w ię k sz y c h niż *2°/00 m ożn a j ą pom inąć.
P o m i a r p r z y z m i e n n y m s t a n i e w o d y , o b l i c z e n i e o b j ę t o ś c i. Je
ż e li iv c z a sie pom iaru c h y ż o śc i stau w o d y zm ien i! się bardzo znacznie (up. o k ilk a d z ie sią t cni), to pom iar tak i n a leży zarzu cić. J e ż e li stan wody b y ł w cza sie pom iaru bardzo m ało zm ien n y (zm ian y do k ilk u cm ), to redu
kuje się p ow ierzch n ię profilu na średni stan pom iaru, ch y żo ści z a ś z powodu m a ły c h różnic n ie redukuje. J e ż e li w reszcie stan w o d y d ozn ał w czasie pom iaru zn a czn iejszy c h w ah ań (od k ilk u do k ilk un astu cm ), natenczas trzeba zredukow ać ta k p ow ierzch n ię profilu, ja k i średnie c h y ż o śc i w pionowych (otrzym ane z pom ierzon ych p ion ow ych k rzy w y ch ch y żo ści) n a średni stan pom iaru. T en średni stan o zn a czy m y w sposób n a stęp u ją c y :
J e ż e li c h y ż o śc i w p io n o w y ch I , II , I I I itd . m ierzone b y ły przy stanach li,, Ii2 , 7i3 itd., a czę śc io w e ob jętości n a ra zie w p rzyb liżen iu ozn aczou e (przez pom nożenie profilów p ow ierzch n i i średnich c h y ż o ś c i w pionow ych) są
$11 *?2j Qz itd., za ś sz u k a n y śęedni stan pom iaru o zn a czy m y I i s, natenczas, przyjm ując ob jętości ja k o w a g i, m ożem y n ap isać rów n an ie:
$1 + Qi h‘> + Qs l's - } - . . . • - ( 2 Q) H s skąd H
* S < ?
R ed u k cja p o szc zeg ó ln y ch c z ę ś c i pow ierzch n i przekroju n a średni stau pominą nastąpi n a p od staw ie różn ic p o sz c z e g ó ln y c h stanów ze stanem średnim, redukcję za ś c h y ż o śc i przeprow adzi się w stosunku g łęb o k o ści, przy której mie
rzono c h y ż o śc i w- pionow ej i g łę b o k o śc i w y n ik łe j z redukcji stanów wody, sto su ją c n astęp u jące r ó w n a n ie :
- l 8 - ( Z ' '
< \ r
, p rzyczem d m ożn a p rzyjąć 0,7,
r
P i t o t y , c z y li hydrom etry n a zasadzie rurki hydrom etry cznej Pitolą.
Sa m a rarka P ito fia (rurka szklan a, n a obu k o ń ca ch otwarta, u spodu zw ężon a i p oziom o zagięta, zw rócona doln ym otw orem naprzeciw prądu w od y fig. 10), n ie je st hydrom etrem , któryby m ó g ł b y ć w praktyce stosowany, a to z n astęp u jących p ow od ów . C hyżość w o d y ti, działająca na dolny otwór rurki, podnosi w niej stań w o d y o li, przyczem m ięd zy v i h istn ieje zw iązek v — © 2 g h (<p spółczyn- nik p rak tyczn y, k tóry o zn a cza się p rzez tarow anie). Jednak m ierzen ie h je s t trudne z d w óch p o w o d ó w : po pierwsze słu p ek o w y so k o ści h je st n ie w ie lk i (przy ch y żo ści 1 w około 5 cm ), nadto p o ło żo n y n isko p rzy zw ierc ie d le wody trudny do zm ierzen ia podziałką, pow tóre za ś z powodu pnl- sa c ji w ielk o ść tego słu p k a je s t zm ienna i trzebaby uchwycie Fig. 10. k ilk a m axim ów i k ilk a m inim ów , w zią ć z n ic h średnią i na
podstaw ie tej średniej o b liczy ć ch y ż o ść ze zw iązk u t' = cp ")/ 2 gh.
U lep sz o n e przyrządy stan ow ią np. h y d r o m e t r y P i t o t - D a r c y ) P i t o t - R i t t e r . P ierw szej (fig. 11) sk ła d a się z d w u rurek p io n o w y ch , jednej, zw an ej hyd rau liczn ą i drugiej, zw anej sta ty czn ą . Rurkę h yd rau liczn ą, zagiętą u spodu p oziom o w t. zw . w y lo t hydrauliczny', u sta w ia się n a p rzeciw prądu, rurka statyczn a, u spodu u cięta poziom o, m a w sk a z y w a ć niepodniesiony stan wody-. Zapom ocą rurki kau czu k ow ej z trąbką, w ych od zącej z e wspólnej kom ory, do której uchodzą g ó rn e k o ń ce rurek, m ożna w y s sa ć powietrze, a nrzez to p o d n ieść stan w o d y w obu rurkach do w y so k o śc i dogodnej dc od czytu . M ięd zy rurkam i u m ie szczo n a je s t p od ziałk a, na której odczytuj5 się stan w ody w obu rurkach, w zgL ich różnicę li.
16
P rzyrządy hydrom etryczne. 499
H y d r o m e t r P i t o t - K i t t e r (fig. 11) p osiad a rurkę h yd rau liczn a w e
wnątrz rurki sta ty c z n e j; rurka hyd rau liczn a m a w y lo t poziom y, u staw ian y naprzeciw prądu, rurka za ś sta ty czn a uchodzi u d ołu do rurki poziom ej, na obu końcach otw artej, łą c z ą c się z n ią zap om oeą w ą sk ieg o otworku. P rzy ję ty kształt obu w ylotów spraw iaj że sp ó łcz y n n ik ta z b liża się do jed nostki, a chyżość w od y ob licza się z w zoru v = rp ą / 2 g li. B ó ż n ic ę w y so k o śc i obu słupków, które p od n osi się przez w y ssa n ie p o w ietrza w górę, m ierzy się zapomoeą m anom etru, za
wieszonego n a hydrom etrze, . a składającego się z 3 rurek
(‘2 są rów nocześnie potrzebne, trzecia rezerw ow a); rurki hydrometru p o łą ezo u e są z rurkami m anom etru zapo- mocą rurek k a u czu k o w y ch .
Pomiar ch y żo ści, w z g l.
słupka/¡/w ykonuje się w ten sposób, że c a ły hydrometr wraz z m anom etrem zanurza sio we wodzie, zw ra ca ją c w y- . lot hydrauliczny naprzeciw prądu. P rzez w y ssa u ie po
wietrza w y p e łn ia się hydro
metr i m anom etr w odą, po- czem zam yka się dostęp po
wietrza do m anom etru ¡rapo- moca odpow iedniego kurka.
Następnie w y jm u je się m a
nometr z w od y i za w iesza go ua hydrom etrze, poczem wpuszcza do n ieg o przez otwarcie c h w ilo w e kurka taką ilość w od y, ab y u sta
wiła się w w y so k o ści dogo
dnej do odczytu.
Szereg hydrom etrów tego rodzaju opisuje sz c z e g ó ło w o prof. K ychter (w yk az lite ratury 1).
C a ł k o w a n i e c h y -
¿ o ś c i m a n a celu ozna
czenie zapom oeą hydrometru wprost ch y żo ści śr e d n ie j;
operację tę m ożn a w y k o n a ć tak zap om oeą m ły n k a , ja k i hydrom etru na za
sadzie rnríri P itot'a.
Całkowanie zapom oeą m ły n k a o d b yw a się w ten sposób, że m ły n ek posuwamy po rurze ze szparą od n a jw y ższeg o do n a jn iższeg o p ołożen ia i z powrotem, z jednostajną ch y ż o ś c ią ; ilo ść obrotów ca łk o w ita AT, podzie- kmp przez ilo ść sekund T , da nam ilo ś ć obrotów n a sekundę « , od pow iada
jącą ch yżości średniej, którą o b liczy się z w zoru d la m łynk a.
Pitoty do c a łk o w a n ia c h y ż o ś c i m ają konstrukcję odm ienną od pitotów do pomiaru c h y ż o śc i w jed n y m p unkcie. W hydrom etrze Branka w oda płynąca uderza nie o otw ór rurki (w y lo t h yd rau liczn y), le c z o sz ereg w y lotów (dziurek w rurce h yd rau liczn ej, lub n asad zon ych na rurce hydrauli- czuej prostopadłych rurek, w odstępach p io n o w y ch około 10 cm , lub o szparo pionowa w rurce h yd rau liczn ej, którą u sz c z e ln ia się u góry zapom oeą nasu-
H ry ła , Podręcznik in ży n iersk i. I V . SU 1 (
i j i »
F ig . 11. F ig . 12.
