ГОСТ Р 51657.4-2002

Группа П15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОСЛИВОВ
С ТРЕУГОЛЬНЫМИ ПОРОГАМИ

Общие технические требования

Water flow measurement in hydromelioration and water supply systems.
Water discharge measurement in open channels by triangular profile weirs.
General technical requirements

ОКС 17.120
          93.160
ОКП 43 1100

Дата введения 2003-07-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 317 "Измерение расходов жидкости в открытых водотоках и каналах", ВНИИ Гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костякова (ГНУ ВНИИГиМ), ВНИИ Расходометрии (ФГУП ВНИИР), НИИ Водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (НИИ ВОДГЕО), Государственным гидрологическим институтом (ГГИ)

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 317 "Измерение расходов жидкости в открытых водотоках и каналах" и Департаментом мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения Министерства сельского хозяйства РФ

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 4 декабря 2002 г. N 452-ст

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие технические требования к водосливам с треугольными порогами трех типов: с острым гребнем, закругленным гребнем, продольным V-образным вырезом; месту установки сооружений; способу измерения объемного расхода воды в открытых каналах с практически установившимся или медленно изменяющимся режимом течения. Такой режим течения ограничен докритическим потоком, при котором глубина воды до сооружения больше критической. Эксплуатация водосливов осуществляется при свободном истечении жидкости, при котором определяемый расход зависит только от напора (уровня) воды перед сооружением.

Настоящий стандарт применяется для водохозяйственных организаций министерств и ведомств, обеспечивающих контроль и распределение водных ресурсов между потребителями, а также в КБ, НИИ, проектных и промышленных организациях, осуществляющих разработку, исследования, испытания, изготовление и эксплуатацию технических средств водоучета для открытых водотоков и каналов.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 15126-80 Средства измерения скорости течения воды. Вертушки гидрометрические речные. Общие технические требования

ГОСТ Р 51657.1-2000 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Термины и определения

ГОСТ Р 51657.2-2000 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Методы измерения расхода и объема воды. Классификация

ГОСТ Р 51657.3-2000 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Гидрометрические устройства. Классификация

     3 Определения

В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ Р 51657.1.

     4 Место установки водослива

4.1 Для выбора места установки водослива необходимо, чтобы участок канала, на котором предполагается установка водослива, имел следующие характеристики:

- постоянное поперечное сечение;

- докритический уклон дна канала;

- наличие необходимого запаса строительной высоты для возможности повышения уровня воды на длине кривой подпора от сооружения и при пропуске максимальных паводковых расходов воды;

- водонепроницаемость дна и берегов (что при необходимости может быть достигнуто герметизацией русла канала);

- прочность берегов (что при необходимости может быть достигнуто облицовкой русла канала);

- отсутствие в русле канала выступающих выходов скальных пород и валунов (что при необходимости может быть достигнуто очисткой русла канала);

- отсутствие постоянных длительных сильных ветров, повышающих отметки свободной поверхности воды больше допустимых погрешностей измерения уровней;

- допустимое повышение уровня воды в нижнем бьефе сооружения за счет подпора, создаваемого водозаборными узлами, плотинами, регулирующими сооружениями или морскими приливами;

- нормальное распределение скоростей течения в живом сечении водного потока (см. приложение А).

4.2 Распределение скоростей в живом сечении потока определяют путем построения изотах, которые вычерчивают по результатам измерения скоростей в отдельных точках на скоростных вертикалях. Для измерения скоростей рекомендуется использовать поплавки (поверхностные и глубинные), гидрометрические трубки, концентрированные растворы красителей, гидрометрические вертушки, точечные электромагнитные измерители скорости и т.д. Полную количественную оценку при измерении скоростей получают с помощью гидрометрических вертушек (ГОСТ 15126).

4.3 Если участок водотока или канала не отвечает требованиям 4.1 и отсутствует возможность улучшения существующих характеристик, то установку водослива на таком участке проводить не рекомендуется.

     5 Участки канала и водослив

5.1 Общие сведения

При эксплуатации водослива на точность определения расходов воды оказывают влияние:

- подходной участок канала верхнего бьефа:

распределение и направление скоростей течения водного потока;

шероховатость русла;

изменение формы поперечного сечения канала, например из-за отложения наносов;

воздействие регулирующих гидротехнических сооружений;

расстояние расположения гидрометрического створа от гребня порога;

- технические средства измерения уровня воды;

- дефекты и шероховатость поверхности порога водослива;

- участок канала нижнего бьефа:

превышение допустимого для свободного истечения уровня воды в результате воздействия нижерасположенных регулирующих гидротехнических сооружений, плотин, водозаборных узлов и т.д.;

изменения отметок дна за счет отложения донных наносов или мусора, а также в результате размыва дна.

5.2 Подходной участок канала

5.2.1 Режим течения должен быть докритическим, спокойным, без локальных возмущений потока, при котором глубины воды в канале больше критических, что обеспечивается за счет подпора воды порогом водослива, если уклон дна канала меньше критического.

5.2.2 Направление и распределение скоростей в живом сечении потока должно быть нормальным, т.е. симметричным по отношению к вертикальной оси канала (допустимая несимметричность распределения скоростей приведена в приложении А). Это требование в каналах удовлетворяется при наличии прямолинейного подходного участка длиной, в пять раз превышающей ширину по урезам воды при максимальном расходе, и симметричном неизменяемом поперечном сечении канала по всей длине подходного участка. Указанную длину подходного участка отмеряют вверх от гидрометрического створа (см. 7.1.2).

5.2.3 Если начало подходного участка находится в месте изгиба русла канала или вода поступает в канал из трубопровода, расположенного под углом к направлению течения и имеющего меньшее поперечное сечение, чем канал, то для получения нормального распределения скоростей может потребоваться большая длина подходного участка, чем указанная в 5.2.2, или установка успокоительных устройств в виде экранов из вертикальных стоек.

Такие экраны должны быть расположены на расстоянии не меньше чем от измерительного створа. Нормальность распределения скоростей в этом случае должна быть проверена с использованием средств, указанных в 4.2.

5.2.4 Подходной участок должен иметь прямоугольное поперечное сечение шириной, равной ширине порога, которая определяется гидравлическим расчетом водослива по 9.1 и 9.2. Если русло водотока или канала имеет непрямоугольное поперечное сечение или ширина канала превышает расчетную ширину подходного участка, то необходимо предусматривать установку вертикальных стенок, которые уменьшат ширину подходного участка до заданного значения.

5.2.5 Боковые вертикальные стенки должны располагаться симметрично по отношению к продольной оси канала и плавно сопрягаться с берегами водотока или откосами канала изогнутыми стенками (рисунки 1, 3) с радиусами кривизны или ( - максимальный напор водного потока в гидрометрическом створе; - максимальный полный напор водного потока в гидрометрическом створе). Точка сопряжения этого радиуса с вертикальными стенками подходного участка должна находиться на расстоянии, равном или большем . Высота стенок должна быть такой, чтобы с заданным запасом обеспечивался пропуск расчетного максимального расхода.

5.2.6 Форма подходного участка канала не должна изменяться в процессе эксплуатации водослива за счет отложения наносов в верхнем бьефе сооружения, поэтому не следует применять водосливы с треугольными порогами в каналах со взвесенесущими потоками.

5.2.7 Гидравлический прыжок в виде стоячей волны, возникающий перед началом кривой подпора в подходном участке канала с большим уклоном дна, не будет влиять на точность измерений, если находится на расстоянии, равном или большем , и в гидрометрическом створе обеспечивается нормальное распределение скоростей, которое следует проверить с использованием средств, указанных в 4.2.

5.3 Порог водослива

5.3.1 Порог водослива должен быть прочным, герметичным и способным противостоять течению с паводковым расходом, не деформируясь и не разрушаясь. Он должен быть установлен перпендикулярно к направлению течения воды с соблюдением размеров, установленных в разделе 8.

5.3.2 Для строительства подходного участка и порога водослива рекомендуется использовать бетон и железобетон с гладкой отделкой поверхности или любой гладкий коррозионно-стойкий материал. Наибольшее требование к шероховатости поверхности порога следует предъявлять вблизи его гребня на расстоянии от него со стороны верхнего и нижнего бьефов, т.к. ниже этой зоны влияние шероховатости на процесс измерений незначительно.

При проведении лабораторных исследований треугольных водосливов шероховатость порогов должна быть эквивалентной шероховатости листового материала или строганой шлифованной и крашеной древесины.

5.3.3 Для обеспечения минимальной погрешности результатов измерения расхода при строительстве или монтаже водослива должны быть соблюдены следующие допуски:

- для ширины гребня не более ±0,20% ширины с пределом допустимого отклонения 0,01 м;

- для уклонов откосов порога в верхнем и нижнем бьефах водослива не более ±1,0%;

- для уклонов поперечных откосов V-образного выреза в гребне порога - не более ±1,0%;

- для точечных отклонений от средней линии гребня порога не более ±0,2% ширины гребня.

5.4 Участок канала нижнего бьефа

Основные требования к участку нижнего бьефа:

- отсутствие превышения заданной отметки уровня воды, равной предельному значению относительного затопления, ниже которого обеспечивается свободное истечение жидкости через водослив (таблица 2, пункт 8.3);

- отсутствие размыва дна в нижнем бьефе сооружения для сохранения целостности и устойчивости порога водослива.

     6 Эксплуатация водослива

Для нормальной работы водослива необходимо выполнять следующие работы:

- очищать подходной участок канала от отложений наносов, ила и водной растительности;

- содержать в чистоте входное отверстие, соединительный участок трубы или щели для прохода воды из канала в уровнемерный колодец;

- периодически контролировать и очищать уровнемерный колодец от отложений ила и мусора;

- поддерживать чистоту гребня порога, своевременно убирать накапливающийся мусор, не проходящий через гребень в нижний бьеф;

- ликвидировать, если возникают при эксплуатации, дефекты поверхности гребня порога в зоне, указанной в 5.3.2;

- не допускать повышения уровня воды в нижнем бьефе выше отметки предельного относительного затопления, очищая дно от отложения наносов и регулируя подпор от нижерасположенных гидроузлов;

- не допускать понижения отметок дна нижнего бьефа от размыва русла, своевременно укреплять дно и заделывать яму размыва при ее возникновении.

     7 Измерение напора (уровня)

7.1 Общие сведения

7.1.1 Наиболее распространенный способ определения действующего напора состоит из измерений отметки гребня порога или совмещения нуля измерительного средства с отметкой порога и уровня свободной поверхности водного потока в гидрометрическом створе. Для измерения уровня воды следует использовать уровнемерную рейку, крючковую или игольчатые рейки, уровнемеры с визуальным отсчетом, автоматической непрерывной регистрацией (самопишущие), передачей данных по линии проводной связи или по радио с автоматической записью на месте приема.