Водосливы с тонкой стенкой для измерения расхода воды в открытых каналах

   Использования  водосливов  с тонкой стенкой  – это простой и  распространенный способ измерения расхода воды в открытых потоках . По сути ,водослив есть не что иное ,чем препятствие в канале ,через которое переливается вода ( в отличие от

лотков , через которые вода протекает). Часто  поток переливается через  специальный вырез или собранный сливной порог , установленный над  дном канала.

  При правильном подборе размеров, корректной установке и грамотном техническом обслуживании  водосливы обеспечивают недорогой и точный способ измерения расхода в открытых потоках.

  Водосливы могут применяться в различных вариантах : неразборные водосливы , съемные пластины водосливов с  тонкой стенкой, водомерные ящики с измерительными водосливами ,водомерные желоба с измерительными водосливами.

   Вне зависимости о варианта использования ,пластины водосливов с тонкой стенкойдолжны соответствовать требованиям ISO 1438 «Гидрометрия. Измерение потока открытого канала с помощью тонкостенных водосливов»  по исполнению и условиям применения.

   Материалы для  изготовления водослива

   В отдельно стоящем исполнении ,тонкостенные водосливы обычно изготавливаются из нержавеющей  стали  T-304 (по крайней  мере , та часть ,через которую переливается вода). Другие материалы склонны к утрате допустимых отклонений в размерах ,разбуханию  и допускают повреждения порога.

  При изготовлении  водомерных ящиков и водомерных желобов могут использоваться  различные конструктивные материалы ,например ,стеклопластик или полипропилен ,но пластина водослива всегда выполняется из нержавеющей стали.

  Принцип работы тонкостенного водослива

Водослив –это жестко установленное в канале препятствие определенной формы, через которое переливается поток. По мере того, как поток изливается чрез порог и падает в нижний бьеф ,он ускоряется. Также ,как и в гидрометрических лотках ,это ускорениеобразует известную зависимость  между уровнем  воды в верхнем бьефе и величиной расхода.

  Точка съема показаний для тонкостенных водосливов должна находиться на расстоянии3-5 Hmax выше по течению ,где Hmax максимальный предполагаемый напор ,за пределами участка ,прилегающего к водосливу ,в пределах которого начинается снижение уровня потока.

  Подобно лоткам с протяженной горловиной ,у водосливов нет фиксированной точки измерений- для этого подойдет  любое сечение на удалении больше  3-5 Hmax  от порогоа водослива, там ,где снижение уровня при истечении через водослив практически несущественно .

   Одним из недостатков  использования тонкостенных водосливов  является   поднятая  точка отсчета(«нуль» шкалы) для измерения уровня, которая совпадает с высотой нижней точки порога водослива.

   Обычно простейшим  способом  поверки/калибровки  измерительного водослива  служит фиксация показаний  уровня  при остановленном потоке .При этом входящий поток должен  только касаться порога ,не опускаясь ниже.

      Конструкция водослива

  Для того , чтобы  струя свободно переливалась через  острую грань порога , ее толщина не должна превышать 1-2 мм.  Большая толщина  стенки может привести к тому ,что струя «прилипнет» к наружной грани водослива из-за плохой аэрации (вызывая неучтенный расход) .

Более  тонкую грань  технологически трудно  реализовать и поддерживать.

   Собственно порог должен острым и без заусениц. Скругленные края ,подобно слишком толстой грани ,могут  привести к прилипанию струи. Поток должен всегда свободно переливаться через порог.

    Ограничения при использовании водосливов

  Подобно другим  первичным преобразователям расхода для открытых каналов, водосливы не подходят для измерения напорных потоков. Трубопроводы  , входящие

в верхний бьеф или в водомерный ящик  могут быть полными ,но они не должны находится под давлением выше атмосферного. Потоки в трубопроводах должны быть спокойными и иметь равномерный профиль распределения перед точкой измерений.

    Тонкостенные водосливы следует  с осторожностью использовать  в тех случаях ,когда потоки несут плавающий мусор ,содержат обломки  и нерастворенные вещества , способные вызвать отложения наносов  в канале перед водосливом (что увеличивает измеряемый напор и ,соответственно ,расход ) и обрастание порога (что ведет к деградации  струю ,переливающейся через порог). Хотя  некоторых случаях ,например, при измерениях потоков фильтрации через дамбы  отложение осадков может быть полезным ,так как позволяет оценить процессы ,происходящие внутри сооружения.

  И наконец, исследователи рекомендуют  использовать тонкостенные водосливы при обычных рабочих температурах( от 3,9 до 30 градусов Цельсия). При меньших  температурах ,пороги могут обмерзать , что сильно искажает результаты измерений.