40). Измерение скоростей течения воды.

Способы измерения течений могут быть разделены на две группы: способы поплавочные, при которых для определения течения наблюдают за движением плавающих предметов, естественных или искусственных (поплавков), способы вертушечные, при которых скорость течения определяют в фиксированной точке с помощью неподвижно установленных приборов по измерению давления потока воды на лопастные винты этих приборов.

Схема измерения скоростей течения воды поверх ностными поплавками: 1 — пусковой створ; 2 — верхний створ; 3 — главный створ; 4 — нижний створ; 5 — магистраль

Устройство гидрометрической вертушки

Распределение скоростей и расходов в живом сечении безнапорного потока: а — изотахи, распределение скоростей и расходов;

б — эпюра скоростей

41). Определение расходов воды.

Схема к вычислению расхода воды.

а — модель расхода, б — частичный расход

Общий расход Q:

где К — переменный параметр, зависящий от характера берега и изменяющийся от 0,7 до 0,9.

Гидрограф

42). Продольный профиль реки, поперечный уклон.Графическое изображение продольного вертикального разреза русла по линии фарватера или по его средней линии с указанием высотного положения свободной поверхности в межень или половодье и линии дна при движении от истока к устью называют продольным профилем реки.

Продольный профиль участка реки: 1 – поверхность воды; 2 – дно реки; h₁ и h₂ – отметки поверхности воды (дна); l – длина участка реки.

Разность отметок Δh=h₁ - h₂, взятую с обратным знаком, называют падением свободной поверхности (дна) на выделенном участке реки. О тношение падения Δh к длине данного участка реки определяет уклон поверхности воды (дна):

43). Потери воды из водохранилищ

Потери воды из водохранилищ слагаются из потерь на испарение с площади водного зеркала, фильтрацию и ледообразование. Потери воды на испарение с поверхности водохранилища определяют по данным ближайших метеостанций или расчетным схемам и выражают высотой слоя испарения. Потери воды на фильтрацию зависят от геологических и гидрогеологических условий ложа водохранилища, створа плотины и величины напора на плотину. Вода может профильтровываться через ложе водохранилища, под плотиной и в обход ее (в местах сопряжения с берегами), через тело плотины, если она сооружена из водопроницаемого грунта. Наибольшие потери через ложе происходят в период первоначального наполнения водохранилища, в последующие годы фильтрация уменьшается за счет заиления пор грунта.В предварительных расчетах для оценки величины потерь на фильтрацию в зависимости от гидрогеологичеких условий. Потапов предложил следующие нормы. При хороших гидрогеологических условиях (водонепроницаемые грунты в ложе водохранилища, высокое стояние грунтовых вод) — 5... 10% в год или 0,5...1% в месяц от среднего объема воды в водохранилище; при плохих условиях (водопроницаемые породы) — 20...40% в год или 1,5...3% в месяц; при средних условиях — 10... 20% и 1...1,5% соответственно.Для борьбы с потерями применяют заделку карстовых воронок глиной и глиноцементным раствором; покрытие глиняным слоем тех участков ложа водохранилища, где обнаружены сильно фильтрующие грунты; нагнетание цементного раствора в трещиноватые породы; искусственный кольматаж грунта. Потери воды на ледообразование являются следствием установления ледяного покрова, что приводит к потере части стока. Эти потери разделяются на два вида: возвратные и безвозвратные. Первые имеют место в тех случаях, когда при снижении уровня в верхнем бьефе часть ледяного покрова оседает на склонах берегов, а вторые — когда избытки стока половодья сбрасываются через водосбросы вместе со льдом.

44). Характерные уровни и емкости водохранилищаОсновными характеристиками водохранилищ являются:нормальный подпорный уровень НПУ, м;уровень мёртвого объема УМО, м;катаст рофический подпорный уровень КПУ, м;полный объем водохранилища W, млн. м3 или км3;пол езный объем водохранилища Wплз, млн. м3 или км3;мертвый объем водохранилища Wмо, млн. м3 или км3;объем форсировки водохранилища Wфс, млн. м3 или км3;коэффициент емкости водохранилища в= Wплз/Wо,где Wо - средний многолетний сток.НПУ - уровень воды, до которого водохранилище заполняется в нормальных условиях.Полный объем водохранилища W - объм, заключенный между дном чаши водохранилища и зеркалом воды на отметке НПУ. Полный объем W не целиком используется для регулирования стока. Нижняя часть водохранилища, предназначенная для поддержания минимальных уровней воды и осаждения в ней наносов, называется мертвым объемом Wмо и сработке не подлежит.Объем водохранилища, заключенный между поверхностями воды на отметках НПУ и УМО, называется полезным объемом -- Wплз. В периоды многоводья он заполняется, а в периоды маловодья опорожняется. Объем, заключенный между поверхностями воды на отметках НПУ и КПУ, называется объемом форсировки. КПУ -- катастрофически подпертый уровень в период пропуска через гидроузел исключительно многоводных половодий или паводков. Объем, форсировки Wфс служит для уменьшения величины сбросных расходов через гидроузел. Образование водохранилища вызывает изменения в режиме водотока. В верхнем бьефе эти изменения в основном сводятся к следующему:

повышаются уровни воды и увеличиваются глубины, чтосвязано с затоплением территории в пределах чаши водохранилища;уменьшаются скорости течения, в результате чего происходит выпадение значительной части осадков;увеличивается водное зеркало, в связи с чем происходит увеличение испарения, что ведет к повышению солености воды в водохранилище.В нижнем бьефе происходят такие изменения: уменьшаются половодные и паводковые расходы и увеличиваются меженние; и происходит размыв русла ниже гидроузла. Кроме указанных изменений в водотоке в верхнем бьефе происходят следующие: затопление территории в пределах чаши водохранилища; подтопление прилегающих к водохранилищу земель и обрушение берегов водохранилища под воздействием волн.Кроме постоянного затопления земель, занятых водохранилищем в пределах НПУ, хозяйственное использование которых невозможно, наблюдаются временные затопления территории выше НПУ во время катастрофических половодий и паводков, от нагона воды ветром на берега и от подъема уровней воды при заторах и зажорах. Хозяйственное использование временно затопляемых земель возможно. При подтоплении происходит подъем грунтовых вод, что резко ухудшает условия хозяйственного использования земель и требует осушительных мероприятий.

45). Заиление водохранилищ.Заиление водохранилища — это потеря объёма воды за счёт роста абсолютных отметок дна. Причины: поступление с водосбора взвешенных наносов, ветровой перенос летучих песков с суши, выпадение в осадок химических соединений, биомасса водной растительности, размыв берегов волновыми процессами, вымывание торфа из-под плавающих болот, которые условно находятся за границей водохранилища.Размыв леса на берегуВолновая эрозия берега Процесс заиления водохранилищ сложный. Детально изучен в работе 1938 года. ^[4]

Мероприятия по борьбе с заилением рекомендуются следующие:строительство водохранилищ не в основном русле, а в боковых балках; отвод паводка через боковой канал;устройство в начале водохранилища поперечных донных галерей;устройство в плотине донных водоспусков;устройство прудов в реках выше по течению;создание объёмов для сбора наносов;рациональный водный режим;агротехника водосбора.Основным способом рекомендуемым «Руководством»^[5] в борьбе с заилением является промывка наносов расходом воды, сбрасываемым из водохранилища. Практикуется оставлять водохранилище на зимний период без воды, если в ней нет потребности. Этого не делают в вегетационный период высшей водной растительности (камыш,тростник и др.), разрастающейся по площади акватории при глубине воды менее 1,5 м.