Для измерения скоростей течения не только на поверхности, но и на глубине в любой точке живого сечения русла применяется особый прибор — вертушка.
Вертушка
Вертушка состоит из трех основных частей: лопастей Л, корпуса В и хвостовой части С.
Прибор погружается в воду, самоустанавливается с помощью хвостовой части лопастями против течения. Лопасти при этом под напором текущей воды начинают вращаться.
Особый счетчик, установленный в корпусе вертушки, замыкает ток в электрической цепи, в которую включен звонок, через определенное число оборотов. Наблюдая по секундомеру промежуток времени между двумя сигналами, можно установить скорость течения воды, поскольку между числом оборотов вертушки и этой скоростью есть зависимость.
Эта зависимость устанавливается опытом заранее в специальных гидравлических лабораториях, что называется тарировкой прибора.
При малой скорости v течения воды зависимость между нею и числом оборотов вертушки имеет сложное выражение вида:
При скоростях, превышающих обычно 1,0—1,5 м/сек, эта зависимость становится более простой: v = dn.
В некоторых современных вертушках (ИВХ) удалось получить такую легкость хода, что скорость течения воды и при малой величине ее определяется также из последнего выражения.
При тарировке определяются коэффициенты а, b, с и d и к вертушке прилагается сертификат, в котором приводятся вышеуказанные зависимости и дается график этой зависимости.
Иногда вместо графика дается таблица скоростей течения в зависимости от числа оборотов.
Производство вертушек налажено при многих институтах, занимающихся вопросами гидрометрии. Наиболее известны вертушки лаборатории гидросиловых установок (ЛАГУ) при Институте водного хозяйства в Москве, вертушка Жестовского и др.
Дополнительное оборудование
Для наблюдений за скоростями течения при помощи вертушки, кроме самой вертушки, нужно и иное оборудование.
При глубинах воды в реке, не превышающих 4—5 м, вертушка опускается на определенную глубину при помощи размеченной на дециметры штанги.
Вертушка прикрепляется либо к концу штанги и с ней опускается до нужной глубины, либо штанга (упорная) ставится на дно реки, а вертушка перемещается по ней и закрепляется на нужной глубине.
В последнем случае вертушка поднимается и опускается тросом с помощью специальной лебедки, снабженной счетчиком глубин (рис. 75):
Если глубина воды большая, то вертушка подвешивается к тросу, который натягивается грузом обтекаемой формы (рис. 76):
В последнее время вертушку устанавливают часто на самом грузе, что позволяет ставить ее ближе ко дну реки.
Для установки вертушки в любой точке живого сечения реки строят на козлах временный помост или работают с лодки или плота.
Оба эти способа применимы при малой глубине реки и скорости течения воды до 1 м/сек. При большой глубине реки применяется гидрометрический помост, который настилается между двумя одинаковыми взаимно жестко связанными лодками (рис. 77):
При работе с вертушкой на больших реках пользуются моторными катерами, которые в момент наблюдений устанавливаются на якоре.
На горных реках с быстрым течением измерения вертушкой проводятся люльки, перемещающейся над рекой по стальному тросу. Такую люльку также удобно подвесить к фермам существующего моста.
Средняя скорость течения реки
Чтобы получить среднюю скорость течения реки в данном живом сечении, необходимо определять скорости в различных местах по ширине русла и на различной глубине.
Отвесная линия, идущая от поверхности воды ко дну реки в точке наблюдения на створе, называется вертикалью.
Таких вертикалей назначают от 3 до 17 в зависимости от ширины реки; число вертикалей принято назначать нечетным.
§
