Тема 13. Вивчення будови приладів для взяття проб наносів та визначення їх вагової кількості у пробах.

Мета заняття – оволодіння знаннями будови приладів для відбору проб наносів, та практичними методами визначення кількості наносів у відібраних пробах.

1.Теоретичні положення до теми заняття.

Основні поняття. У річках та інших водотоках завжди міститься певна кількість твердих частинок та розчинених речовин. Загальну кількість їх, яка переноситься водотоком за певний період, наприклад за місяць або рік, називають т в е р д и м с т о к о м. Тверді частинки, транспортовані водою, називають н а н о с а м и. Вони складаються з мінеральних частинок різної крупності, до складу наносів можуть також входити частинки органічного походження. Кількість наносів, які містяться в одиниці об'єму води, називають к а л а м у т н і с т ю в о д и.

Наноси прийнято поділяти на з а в и с л і й д о н н і. Перші переміщуються в товщі потоку в завислому стані, а другі - по дну річки. Цей поділ є умовним, бо частинки однієї.І тієї ж крупності можуть переміщуватись як у завислому стані, так і по дну, залежно від швидкості течії. Чим більша швидкість потоку, тим крупніші частинки від донних переходять в завислі і навпаки. Однак такий поділ методично зручний, бо вивчення окремих видів наносів провадиться різними способами. Взагалі донні наноси складаються з більших частинок, ніж завислі.

В повному об'ємі твердий стік річки можна визначити тільки за умови обліку всіх зазначених вище категорій наносів і розчинених у воді речовин.

Вивчення твердого стоку, провадиться з метою визначення таких його характеристик:

1. Річний стік завислих і донних наносів та розчинених речовин з розподілом його в середині року.

2. Склад завислих і донних наносів за крупністю частинок та вміст в них органічних речовин.

3. Сольовий склад розчинених речовин з внутрішньорічним розподілом іонів.

2. Прилади для взяття проб води із завислими наносами

Проби води для визначення каламутності беруть приладами, які називають б а т о м е т р а м и.

Батометри бувають слідуючих типів: батометр-пляшка на штанзі або в грузилі (в окремих випадках при цьому застосовують звичайну пляшку на штанзі або в грузилі); батометри Жуковського, та Молчанова.

Б а т о м е т р — п л я ш к а на ш т а н з і буває двох типів: широкогорла (молочна) літрова пляшка, яка прикріплюється до штанги за допомогою спеціальної обойми (ГР-16) під кутом 25° до горизонтальної лінії (рис. 1), батометр-пляшка м о д е р н і з о в а н и й (ГР-16М) із стабілізатором, який забезпечує встановлення його проти течії (рис.2). В обох приладах пляшка має металеву головку, через яку проходять водозабірна та повітровідвідна трубки з різним діаметром отворів наконечників (насадок), які підбираються залежно від швидкості течії води (табл. 1).

Рис.1. Батометр-пляшка на штанзі ГР-16: 1 - повітровідводна трубка, 2 - водозабірна трубка, 3 – металева головка, 4 – обойма, 5 – муфта для штанги, 6 - затискний гвинт

Рис.2. Батометр-пляшка на штанзі ГР-16М: 1- пляшка; 2 – повітровід водна трубка; 3 – водозабірна трубка; 4 – обойма; 5 – затискний гвинт; 6 - стабілізатор

Таблица 1.

Швидкість течії, м/c	Діаметр насадки, мм
	водозабірна трубка	повітровідвідна трубка
1 1 = 2 2	6,0 4,0 4,0	1,5 2,0 4,0

Рис.3. Батометр-пляшка в грузилі ГР-15

Рис4. Батометр-пляшка в грузилі ГР-15М: 1- корпус грузила, 2 - передня відкідна частина грузила, 3 – водозбірна трубка, 4 – повітровідвідна трубка, 5 – кронштейн для гідрометричної вертушки, 6 – гребінка для кріплення троса, 7 – хвостове оперення, 8 – поплавок

Останнім часом використовуються б а т о м е т р - п л я ш ка у г р у з и л і (ГР-15) та модернізований батометр-пляшка у грузилі (ГР — 15М), оснащений стабілізатором спеціальної форми (рис. 2, 4). Прилади підвішуються до троса в горизонтальному положенні. У внутрішню порожнину грузила вкладають широкогорлу пляшку. Взяття проб води батометрами в грузилі може провадитися точковим або інтеграційним способом.

Для взяття проб води на каламутність в окремих точках може бути використана і з в и ч а й н а л і т р о в а п л я ш к а, яку закріплюють на штанзі або в грузилі під кутом 25° до горизонтальної площини в спеціальній обоймі. У потрібну точку потоку занурюється пляшка, заткнута корком, який виймається шнурком після встановлення пляшки в потрібне положення — горлом проти течії. Тривалість витримування пляшки визначається по закінченні виходу бульбашок повітря на поверхню води.

Проби води на каламутність беруть батометром-пляшкою інтеграційним, сумарним або точковим способами, І н т е г р а ц і й н е взяття проб пропонується при глибинах понад 2 м. Частіше використовується точковий спосіб, який рекомендується застосовувати при глибинах взяття 0.5—2,0 м, тому що при більших глибинах вода, що потрапляє у батометр при його зануренні, може істотно впливати на точність визначення каламутності в придонних точках потоку. Тривалість витримування батометра-пляшки при точковому та інтеграційному способах підбирається експериментально такою, щоб об'єм пляшки був заповнений не повністю, що свідчитиме про взяття проби в точці при точковому способі чи з усієї глибини вертикалі — при інтеграційному способі. При сумарному способі взяті проби води в окремих точках зливаються в одну посудину.

Б атометр Жуковського (рис.5) відноситься до батометрів миттєвого наповнення.

Рис.5 Батометр Н.Н.Жуковського (штанговий): 1- полий циліндр, 2 – кришки з гумовими прокладками, 3,4,5 – елементи спускового устрою, 6 – пружини, 7 – муфта для штанги, 8 спусковий ричав, 9 – піддон.

Проба води в полий циліндр 1 (рис.5) набирається при опусканні батометра у воду, після чого за допомогою спускового пристрію закриваються кришки з обох торців циліндра і батометр з пробою води піднімається на поверхню.

В акуумний батометр. Цей батометр (рис.6) не здобув широкого розповсюдження внаслідок суттєво складного порядку взяття проб.

Рис.6 Вакуумний батометр:1 - вакуумний

насос, 2 - вакуумна камера, 3 - забірний

наконечник, 4 - шланг, 5 - кран для

з’єднання с насосом, 6- кран з’єднання з

забірним наконечником, 7- кран крана

з’єднання камери з атмосферним повітрям,

8 - кран для зливу води, 9 – засоб для

закріплення батометра у вертикальному

положені, 10 - трос

Батометр Молчанова (рис.7) призначений для узяття проб води з різних глибин озер з одночасним вимірюванням температури води. Проба води береться при опусканні приладу на тросі на задану глибину з послідуючим миттєвим закриттям кришок циліндрів шляхом приведення в дію пружинного механізму вантажиком.

Батометр складається із двох однакових циліндрів 6 місткістю 2л (0,002 м³) кожен, зв'язаних між собою рамою. Рама складається з двох основ: верхньої 12 і нижньої 2, в центрі яких впаяні втулки 11 і 1. Через втулки проходить центральна вісь рами 14, яка внизу закінчується коромислом 20, а у верхній — головкою 9. Між основами із ущільненням встановлені два циліндри. Для узяття проби води прилад має механізм відкриття циліндрів.

Рис. 7. Схема батометра Молчанова: 1, 11 – втулки, 2 – нижня основа, 3 – гумове кільце, 4, 21 – ручки, 5 – хомутик, 6 – циліндр, 7 – кільце захисту, 8 – собачка, 9 – головка, 10 – виступ осі, 12 – верхня основа, 13 – кронштейн для закріплення термометрів, 14 – ось рами, 15 – стійка, 16 – пружина, 17 – прокладки, 18 – денце, 19 – кран, 20 – коромисло

Одним з перспективних методів вимірювання каламутності води є фотометричний метод, який грунтується на визначенні послаблення світлового променя завислими у воді наносами. Однак цей спосіб визначення каламутності води ще не доведений до стадії практичного використання.