Hüdromeetria eksam (0)

Hüdromeetrilised vaatlused: Hüdromeetrilistele vaatlustele tuginevad hüdroloogilised uuringud ja arvutused. Veekogudel mõõdet ja jälgit: *veetaset *vee temp ja jäänähtusi (jääkatte tekkimist ja lagunemist, paksust jm); *veepinna langu; *voolu kiirust ja suunda; *vooluhulka; *uhtainete koostist ja hulka. Mõõtmiste teg on rajatud veemõõtepostide e peelide võrk, kus vaatlusi ja mõõtm tehakse ühtse metoodika järgi. Andmed võtavad kokku hüdroloogia-jaamad. Veetaseme mõõtm: Veetase oleneb jões (ojas, kraavis ) voolava vee hulgast, ning üks peamisi veetaseme mõõtm eesm on vooluhulga määramine. Süstemaatiliselt mõõd veetaset veemõõtepostides, milles mõõteristlõige täpselt üles mõõdetakse. Veetase mõõdetakse tingliku nulltasandi suhtes, mis valitakse vähemalt 50cm allapoole madalaimat veetaset. Veetaseme mõõtm tarvis on peelis registreeri-misseadmed ja reeperid. Peelid jagunevad liht- ja ülekandepeelideks. Lihtpeelis loetakse veetase otse latilt. Lattpeelil kinnitatakse püsilatt (või latid) mingi kindla aluse, nt kaldaseina külge. Standardlatt on metallist, 2 m pikk, 13 cm lai ja 2,5 cm paks. Latil on värvitud või reljeefsed vahelduvad dm-jaotised, mis on omakorda jagatud 2cm ribadeks. Ülekandepeelis registr veetase eemal. Registreerimisriistu on mitmesuguseid: automaatseid ja mitteauto-maatseid, isekirjutavaid ning kaugseadmeid. Veetase võidakse registr mehaaniliselt, pneumaatiliselt või elektrooniliselt . Kõige levinumad on limnigraafid, mis registreerivad veetaset pidevalt. Limnigraafi põhiosad on trossi külge ujuk , kellamehhanism ja trummel , millele kinnitatakse spetsiaalne joonitud paber (meerikulint). Lindile tekib kahe liikumise (trummel pöördub ning sulg liigub piki trumlit) tulemusena veetaseme muutumise graafik – limnigamm. Käsitsi mõõdetakse veetaset peelis 2x ööp: kell 8 ja 20. Kui on olemas limnigraaf, tuleb kell 20 teha kontroll- lugem . Veetaseme mõõtm ajal registr ka vee temp ning kirjeld jõge ja ilma. Mõne peeli juures on üles seatud meteoroloogilised riistad, siis mõõdetakse ka õhutemp ja sademeid. Veetaseme mõõtmisand- mete töötlemisel arvut kõigist ööp-mõõtmistest ööp keskm veetase. Ööp keskm veetasemete kronoloogiline graafik – veetasemehüdrograaf annab pildi veetaseme aastakulust. Ööp keskm, kuu ja aasta keskmised ning kuu ja aasta min- ja maxtasemed avaldatakse aastaraamatus. Sügavuste mõõtm: Vee süg loetakse veepinna ja põhja vahelist püstvahekaugust. Sügavuste mõõtmisega määratakse kindlaks veekogu põhja reljeef ning vooluveejuhtme rist - ja pikiprofiilid. Ristprofiile on vaja teada jõgede vooluhulkade määramisel. Sügavusi mõõd mõõtevarda, käsi-, raskus- või kajaloega. Mõõtevarras on kuni 7m pikkune puust või metallist silindriline varras . Puitvardal on alumises otsas metal -raskus, metallvardal aga 10cm läbimõõ- duga tald , mis takistab varda vajumist põhjasettesse. Mõõtevardal on dm-jaotised. Mõõta saab kuni 6m sügavust. Mõõtmistäpsus on 2–5 cm, (sõltub voolu kiirusest, lainetusest, põhjamudast ning mõõtja kogem ). Käsilood koosneb loeliinist (eelvenitatud kapronnöör või elastne terastross ) ja selle otsa kinnit 2–5 kg metallraskusest. Trossil on iga m ja dm tagant märk. Vaikse vooluga jõgedel (kiirus alla 1 m/s) saab käsiloega mõõta kuni 25-, seisvas vees kuni 100-meetrisi sügavusi. Mehaanilisel loel ripub trossi otsas 15–100 kg-ne voolujooneline raskus ning vintsi küljes on lugemismehhanism. Hüdromeetriavintse kasut nii sügavuste kui ka voolukiir (trossi küljes on siis ka tiivik ) mõõtmiseks. Töötada saab nii sillalt, ripphällist kui ka veesõidukilt. Kajaloe andur, mille sees on vibraator, ja vastuvõtja lastakse vette sügavusele d (võivad olla nt laeva küljes). Vibraatori genereeritud ultraheliimpulsid levivad veekogu põhjani ning peegelduvad sealt vastuvõtjasse. Sügavus leitakse aja t järgi, mis impulsil kulus edasi-tagasi liikumi -sele. Sügavuse mõõtmise ajal on vaja määrata mõõtmispunkti asukoht ja mõõtmisaegne veetase. Mõõtmispunkti asukohta võib määrata mitut moodi. Väikejõe mõõtmislävendisse (ristlõike-sse, milles mõõdetakse voolukiirusi) ehitatakse risti voolu purre, sild , rippsild või järskude kallaste puhul ripphäll. Sügavusi mõõd sillal või vee kohale pingutatud trossil olevate märkide kohal. Märkide vahekaugus (tavaliselt 0,5 või lm) sõltub jõe laiusest. Suurel veekogul (järvel, veehoidlal, laial jõel) mõõd sügavused kajaloega, kusjuures laeva asukoht määratakse raadiogeodeetiliste riistadega. Sügavuste mõõtmisel on vaja täpselt kirja panna lävendi asukoht, sügavusvertikaalide asukoha määr viis, kasutatud mõõteriistad, mõõtm alguse ja lõpu kellaaeg ning veetase lähimas peelis. Sügavusandmete järgi joon ristprofiil, millele märgitakse ristlõike pindala m2, pealtlaius m ning suurim ja keskmine sügavus cm. Voolukiiruse mõõtm: Vooluk mõõdet peamiselt vooluhulga määramiseks. Mõõtmismetoodika põhineb turbulentse voolamise seaduspärasustel. Jões või ojas on voolamine alati turbulentne ning kiirus pulseerib, st muutub pidevalt igas voolupunktis. Ometi kõigub ta püsiva keskvää- rtuse ümber, mida nim keskmiskiiruseks. Seda kiirust mõõdetaksegi ning õige tulemuse saamiseks on vaja, et mõõtmine kestaks 60–100sek. Mõõtmiseks kasut enamasti hüdromeet-rilisi tiivikuid, harvem ujukeid. Tänapäeval kasut ka mitmesuguseid elektromagnetilisi mõõteriistu. Tiivikuga mõõtm registreeritakse rootori voolu-kiirusest sõltuv pöörlemissagedus. Iga tiivik tareeritakse, (tehakse kindlaks seos pöörlemissag ja voolukiiruse vahel). Mõõdetud pöörlemissageduse järgi leitakse tareerimiskõ-veralt või –tabelist voolukiirus . Pöörlemis-sagedust registreeritakse elektriliselt, elektro -magnetiliselt või valgus- või helisignaali jälgi-des. Tiivik kinnitatakse mõõtevarda külge või koos koormisega trossi otsa. Kiirust mõõdet nagu sügavustki sillalt, ripphällist või paadist. Vanematel tiivikutel on kalda või paadiga ühendatud patareitoitel elektrijuhe, mille vooluring sulgeb tiiviku keres olev kontakt iga 20 pöörde järel – sellest annab teada lühikene valgus- või helisignaal. Loetakse signaalide arv, mis mahub stopperiga mõõdetud ajavahemikku (vähemalt 60 sekundit). Moodsamatel tiivikutel sulgub kontakt iga rootoripöörde järel ning pöördeid loeb impulsiloendur. Aega mõõdetakse stopperiga. Kaasaegsetel tiivikutel kuvatakse kiirus otse arvutisse. Kõik tiivikud peavad olema tareeritud. Esimest korda tehakse seda vabrikus, hiljem iga 100 vooluhulga mõõtmise järel, kuid vähemalt kord kahes aastas. Tareerimiseks on eriasutused. Tiivik lastakse vette varda või trossi külge kinnitatuna. Standardse kahest osast koosneva terasvarda läbimõõt on 27 mm ning pikkus 3 m. Vardal on 10-cm jaotised, mille järgi tiivik seatakse soovitud sügavusele. Varrast saab kasutada sügavuseni 2m. Trossi otsa kinnitatud tiivik lastakse vette hüdromeetrilise vintsi abil, tiiviku küljes on voolujooneline koormis , mille mass valitakse voolukiiruse järgi. Kiirust mõõdetakse sillalt, ripphällist või paadist. Ujukmõõtmisel mõõd aega, mis ujukil kulub teatud kindla vahemaa läbimiseks. Katset korrat 3–4x või kuni tulemused on suhteliselt sarnased. Vooluhulk arvut korrutades keskmist mõõdetud voolukiirust vooluristlõike pinnaga. Voolurist-lõike pindala määramiseks on vaja mõõta voolu-sügavusi nii mõõtevahem alguses kui ka lõpus. Ujukid jagun pinna- ja süvaujukiteks: *Pinnaujukitega mõõdetakse jõe või oja pinnakiirusi. Et veepind on voolu suunas kaldu, libiseb ujuk mööda vett ning ta kiirus võib olla voolukiirusest suurem. Seetõttu püütakse ujukid teha hästi kerged, aga suure takistuspinnaga. Kõige lihtsamad ujukid on puitkettad, millel on nähtavuse suurendamiseks lipp peal, neid kasut väikejõgedel ja ojadel. Üle 100 m laiuse jõe jaoks tehakse ujukid risti ühendatud laudadest – peal on lipp ning all koormis. Tuulise ilmaga ei saa pinnaujukitega kiirust mõõta.*Süvaujuk koosneb kahest osast: suure eritakistusega plastristist ja seda kandvast väikese eritakistusega pinnaujukist. Ujuk mõõdab kiirust risti asetussügavusel. Vooluhulk: Vooluh on ristlõiget ajaühikus läbiva vee maht: Q=V/t. m3/s (jõed, ojad), l/s ( torustikud ). Teatava ajavahemiku vooluh keskv nim keskmiseks vooluhulgaks. Vooluhulga ajalist kulgu kirjeldavat graaf nim vooluhulgahü-drograafiks. Vooluh mõõtm on mitu võimalust, enamasti kasut hüdromeetrilisi ja hüdraulilisi meetodeid . Hüdromeetriliste meetodite puhul leitakse kõik vajalikud suurused otsese mõõtmi-sega ning vooluh määr mõõdetud kiirusjao-tuse ja voolu ristlõikepinna kaudu või mahu- või kaalumeetodil. Hüdraulilised meetodid tugin hüdraulika seaduspärasustel: vooluhulk mõõdetakse mõõteülevoolude või -rennide abil. Elektromagnetilised meetodid seis-vad indutseeritud elektrivoolu mõõtmisel, mis tekib läbi magnetvälja voolava vee toimel. Vooluhulga määr tiivikuga mõõdetud kiirusjaotuse kaudu: Jõgedes ja ojades määr vooluhulk tiivikuga mõõdetud kiirusjaotuse kaudu. Selleks valitakse sirgel sängilõigul ristprofiil (lävend), mis oleks võimalikult korrapärase kujuga, taimestikuvaba ja ilma aladeta, kus vesi seisab. Veemõõtepostides (peelides) on lävendid “sisse töötatud”, s.o täpselt üles mõõdetud ning sageli seadistatud voolukiiruste hõlpsaks mõõtmiseks: ojale või väikejõele ehit purre, sild, rippsild või ripphäll. Laiemast jõest tõmmatakse risti voolu üle jaotistega tross ning kiirusi mõõdetakse paadist. Veetaset H mõõd peelides enamasti statsionaarse limnigraafi abil. Lävendi jaoks koost mõõtmisan-dmete põhjal vooluhulgakõver Q = f(H), s.o seos veetaseme ja vooluh vahel, millelt saab veeta-seme järgi vooluhulga seda otseselt mõõtmata. Vooluhulka mõõd aegajalt vaid kõvera õigsuse kontrollimiseks. Kui on vaja vooluhulka mõõta seal, kus veemõõteposti lähedal ei ole, tuleb lävend endal ette valmistada. Mõõtmiskoht valitakse püsivate kallastega sirgel jõelõigul, mille ristlõige on piki voolu enam-vähem ühesugune, ning mis ei ole paisutuse mõju all. Vooluhulga mõõtmine algab (sügavuste mõõtmisega). Selleks tõmmatakse risti voolu üle jõe (oja) jaotistega tross. Lävendis valitakse kiirusvertikaalid, milles mõõdetakse mitmel sügavusel voolukiirus (tavaliselt on nad ühesuuruste vahekaugustega). Vertikaalide arv sõltub jõe laiusest ja mõõtmismeetodist: detailmõõtmisel on see 10–15, põhimeetodi korral (kui lävend on tuntud) võib vertikaale kaks korda vähem olla, kuid mitte alla viie. Kiiruspunktide arv vertikaalil oleneb voolu sügavusest h ning sellest, kas säng on vaba, veetaimi täis või jääkaane all. Vooluhulga mõõtmise ajal tuleb registreerida veetase lävendis. Kiiruste mõõtmise kestel tehakse seda vähemalt 4x. Kui veetase ei muutu üle 10cm, võetakse arvutustasemeks vaatluste keskm. Kui muutus on suurem, tuleb iga kiirusvertikaali jaoks mõõta oma veetase (suurvee või tulva ajal, kui veetase kiiresti muutub). Vooluh arvut’seks mõõtmisandmete põhjal määratakse kõigepealt kiirusvertikaalide vaheliste elavlõikeosade pindalad. Siis arvut kiirusvertikaalide keskkii-rused. Vooluhulga määre pinnaujukite abil: Pinnaujukeid võib vooluh määr kasut vaid siis, kui tiivikuga mõõta ei saa., näiteks jäämineku ajal (siis kõlbavad ujukiteks jäätükid). Mõõtmiseks valitakse sirge jõelõik, millel märgitakse kaldatähistega kolm ristsihti, millest keskmine on mõõtmislävend. Äärmiste sihtide vahekaugus L peab olema niisugune, et ujukil kuluks selle läbimiseks vähemalt 20sek. Ujukid (15–20 tk) lastakse vette 5–10m ülemisest sihist ülesvoolu nii, et nad jaguneksid võimalikult ühtlaselt kogu mõõtmislävendi ulatuses. Iga ujuki liikumisaeg t mõõdetakse stopperiga ning tehakse kindlaks koht, kus ta lävendit läbis (selleks tõmmatakse üle jõe jaotistega tross või kasutatakse geodeetilisi mõõteriistu. Vooluhulga määr mahumeetodil (kaalumeetodil): Mahumeet kasut väikeste vooluhulkade mõõtmiseks nii laboris kui ka väljas. Sageli tareeritakse sellel meetodil mõõteriistu (mõõteülevoole, -renne jm). Vool tõkestatakse ja juhitakse mõõteanumasse ning stopperiga mõõd anuma täitumisaeg t. Vooluhulk Q=W/t, kus W on anuma maht. Et mõõtmisviga ei oleks liiga suur, peab anumasse mahtuma vähem 10sek vesi. Tehakse 5 mõõtmist ja võetakse neist keskm. Kaalumeetod erineb mahumeetodist vaid selle poolest, et mõõteanumasse lastud vee hulk määratakse kaalumisega. Vee mass m=ρW . Vee tiheduseks võib võtta ρ = 1000 kg/m3, seega võrdub vee mass kilodes vee mahuga liitrites. Vooluhulga määr mõõteülevoolu või mõõteren-niga: Väikestes voolusängides (kanalid, kraavid jms) mõõd vooluh mõõteülevoolude ja -rennide abil. Ülevoolude mõõtmistäpsus on hea, kuid nad paisutavad voolu ning uhtained tikuvad nende taha pidama jääda. Mõõterennid on sellest puudusest vabad. Mõõteülevoolud sobivad vooluh mõõtm väikestes avasängides, reoveepuhastites mõõdet nendega väljavoolavat heitvett. Reovee jaoks nad ei kõlba, sest ülevool paisutab voolu ning selle taha koguneb sete ning avasse võib takerduda ujupraht. Levinumad on kolmnurkülevoolud, mis mõõdavad suhteliselt täpselt üsna suurtes piirides muutuvat vooluhulka. Enamasti kasut täisnurkse kolmnurga kujulise avaga ülevoolu, mida läbiv vooluhulk Q määratakse ülevoolueelse veekihi paksuse H (m) kaudu: Q=1,343H2,47 m3/s. Mõõterennil on kitsend, milles vool kiireneb ning veetase seetõttu alaneb . Tekib bjeffide vahe, mida on lihtne mõõta ja mille suurus oleneb vooluhulgast. Mõõteülevoolud ja -rennid tehakse metallist, betoonist, puidust või plastist. Veetaset ülalpool kitsendust mõõdetakse külgseina taguses renniga ühendatud kaevus otse latilt või registreeritakse mitmesuguste andurite (nt ultrahelianduri) abil.