ББК 26,22я73 Б 17 УДК 556(075.8)

Базыленко Г. М., Лопух П. С.

Б 17 Гидрологическая практика: (Для студснтов-гео-1^-рафов)/Под ред. Б. Б. Богословского.— Мн.: Изд-во БГУ, 1979.— 72 с, пл.

Пособие составлено б соответствии с программой для шестиднев­ной гидрологической практики в является методическим руководством при проведении полевых наблюдений п измерений, камеральной обра­ботке данных и составлении отчета о практике.

Описывается устройство и действие гидрометрических инструмен­тов н приборов при производстве основных гидрологических работ и первичной обработке материалов наблюдений.

Предназначено для студентов географического факультета всех спе­циальностей (кроме студентов-гидрологов).

ББК 26.22я73 551.49

20806—074 Б резерв — 79 1903030000

М317—79

© Издательство БГУ им. В. И. Ленина, 1979

Данное учебное пособие необходимо для студентов при изучении устройства и действия гидрометрических инструментов и приборов в период проведения основных гидрологических работ и первичной обработки материа­лов наблюдений. Описание методов гидрологических ра­бот дано в соответствии с «Наставлениями гидрометео­рологическим станциям и постам Гидрометеослужбы СССР».

В пособии не приводится описание геодезических приборов и методики работ, необходимых для выполне­ния гидрометрических измерений, так как в соответст­вии с учебным планом геодезическая практика предше­ствует гидрологической.

ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИКИ

Цель учебной гидрологической практики — закрепить основные положения теоретического курса общей гидро­логии на основе непосредственного ознакомления с вод­ными объектами, способствовать усвоению соответст­вующих разделов «Общего землеведения», «Геоморфо­логии» и других смежных дисциплин, а также научить студентов обращаться с основными гидрологическими приборами, инструментами и другим научным оборудо­ванием, производить основные гидрологические работы и наблюдения, составлять гидрографическое описание рек, обрабатывать полевые материалы наблюдений и со­ставлять отчат о произведенных работах.

За период практики студенты должны выполнить сле­дующие работы:

1) ознакомиться с оборудованием и действием водо­мерных устройств гидрологических постов (свайное устройство и самописец "уровня воды СУ В «Валдай»)';

3. нивелировать свайный водомерный пост;

4. производить гидрологические наблюдения на во­домерных постах;

5. с помощью инструментов снимать участок реки (производство промерных работ по тросу на поперечных створах с определением донных грунтов);

6. измерять скорость течения и определять расход воды гидрометрической вертушкой и поверхностными поплавками;

7. гидрографически обследовать и описывать участок реки.

Для выполнения измерительных работ, первичной и камеральной обработки материалов наблюдений студен­ты (побригадно) используют приборы и оборудование согласно приложению 1.

В первый день практики студенты знакомятся с ос­новными физико-географическими и гидрологическими характеристиками бассейна реки как элемента геогра­фического ландшафта, которые излагаются во вводной лекции руководителем практики и в методических ука­заниях «Учебные практики на геостанции «Западная Березина», разделы I—III (1976 г.). Режим реки рас­сматривается в тесной связи с климатическими, почвенно-ботаническими и гидрогеологическими условиями района. Более подробно характеризуются морфологиче­ские и гидрологические особенности реки на участке практики. При наличии в районе практики гидротехниче­ских сооружений организуются экскурсии на них. В этот же день студенты выполняют работы 1 и 2, а также по­лучают инструктаж (под расписку) о соблюдении пра­вил техники безопасности при выполнении работ на реке (приложение 2); во второй день выполняется работа 4; в третий — работа 5; в четвертый и пятый — работа б и обработка полевых материалов. Гидрологические на­блюдения на водомерных постах (работа 3) выполняются в течение 4—5 дней систематически в 8, 14 и 20 ч. В шестой день составляется отчет о практике (согласно рекомендациям по его содержанию и оформлению — см. с. 63—64) каждой бригадой и сдаются зачеты.

Все работы выполняются студентами бригадным спо­собом (бригада по 6—8 человек), однако каждый сту­дент должен иметь возможность не только наблюдать производство работ, но и принимать в них активное

участие, а также выполнять (в составе группы из 2—3 человек) отдельные задания: произвести определение расхода воды гидрометрической вертушкой и поплавка­ми в заданном створе, комплекс водомерных наблюде­ний и их обработку, промерные работы, гидрографиче­ское обследование по маршруту, описание участка реки, построить 2—3 поперечных профиля реки и т. п.

Необходимо, чтобы всю первичную обработку мате­риалов наблюдений и подсчеты, а также описание про­изводства работ студенты проводили в день выполнения этих работ, т. е. камеральная обработка материала на­чинается с первого дня практики. Тогда студенты не бу­дут перегружены при составлении отчета и программа полевой практики по гидрологии будет выполнена.

ВОДОМЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ПОСТОВ

Основная задача водомерных наблюдений на гидро­логических постах — изучение колебаний уровня воды в реках, озерах, водохранилищах и болотах. Учет режима и возможных размеров колебаний уровня воды в реках и других водных объектах необходим для судоходства, при строительстве и эксплуатации различных гидротех­нических сооружений (мосты, плотины, гидроэлектро­станции и т. п.), а также для подсчета стока воды на основе связи между высотой уровня и расходом воды в реке.

Гидрологический пост включает водомерные устрой­ства (рейки, сваи, самописец) для измерения уровня во­ды и реперы, предназначенные для систематического контроля высотного положения этих устройств.

По конструкции водомерные устройства делятся на:

1. реечные, на которых уровень воды отсчитывают непосредственно по делениям рейки, устанавливаемой вертикально на достаточно крутых берегах рек или сте­нах гидротехнических сооружений. При необходимости В местах, где имеется искусственное крепление берего­вых откосов, устанавливаются наклонные рейки;

2. свайные, на которых уровень отсчитывают по его превышению над головкой сваи;

3. передаточные, где положение уровня передается

тем или иным способом от датчика к регистрирующей части прибора;

4) автоматические дистанционные уровнемеры, уста­навливаемые при автоматизации гидрологических на­блюдений на посту.

В работе рассматривается оборудование и производ­ство наблюдений с помощью водомерных устройств свайного и передаточного (СУВ «Валдай») типов, уста­новленных на учебном гидрологическом посту «Геобаза БГУ».

Свайное водомерное устройство

Водомерное устройство свайного типа наиболее удоб­но для равнинных рек со значительной амплитудой коле­баний уровня воды. Водомерные сваи устанавливают в одном створе, перпендикулярном течению реки. Для вы­бора створа необходимо, чтобы участок реки был одно-русловый и прямолинейный с узкой и ровной поймой, русло устойчивое и не заросшее растительностью, уро­вень воды не подвергался влиянию подпора от притоков и искусственных сооружений, береговой склон не разру­шался. Общее количество свай поста зависит от ампли­туды колебаний уровня воды и угла наклона берегового откоса. Головка верхней сваи должна быть расположена на 0,25—0,5 м выше самого высокого наблюдавшегося (рассчитанного) уровня воды в реке, а головка нижней сваи — на 0,25—0,5 м ниже самого низкого уровня. Раз­ность отметок головок соседних свай не должна превы­шать 0,8 м, а превышение головки сваи над поверх­ностью земли не более 0,15 м. Горизонтальное расстояние между сваями устанавливается с учетом особенностей берегового откоса и удобства подхода к сваям для про­изводства наблюдений.

В настоящее время свайные посты оборудуются стан­дартными металлическими винтовыми сваями длиной 220 см, которые завинчиваются в грунт. Головка сваи окрашивается белой масляной краской, и на ней с двух сторон черной краской надписывается номер сваи. Сваи поста нумеруются по порядку сверху вниз от ближайшей к реперу сваи, которая получает первый номер. При от­сутствии стандартных свай устанавливают временные деревянные или из отрезков металлических труб или ба-

лок. Головки свай должны быть строго горизонтальны. Основное требование к установке свай — неизменность их высотного положения.

На гидрологическом посту устанавливаются два ка­-питально сооруженных репера: основной и контрольный (рабочий), отметки которых привязаны к реперам госу­дарственной опорной геодезической сети. Контрольный репер устанавливается на берегу в створе поста выше границы затопления при высшем уровне. Он служит для

а б в

Рис. 1. Переносные водомерные рейки: деревянная

с красочным покрытием (а), металлическая (б)

и рейка с успокоителем ГР-23 (в):

1—резервуар; 2—ручка; 3—скоба; 4—пружина; 5—упорная втулка; 6—шток; 7—поплавок; 8—сменный ниппель; 9— металлическая планка; 10—плексигласовое дно; 11—рези­новая втулка

определения отметок (нулей) головок водомерных свай и для последующих проверок отметок контрольным ни­велированием. Основной репер устанавливается в сто­роне от поста и может быть потайным.

Для наблюдений за высотой уровня на водомерном устройстве свайного типа применяется переносная ме­таллическая ГР-104 или деревянная рейка, а также рей­ка с успокоителем ГР-23 (рис. 1).

Система отметок и отсчетов на свайном водомерном посту

Уровнем воды в реке (водоеме) называется высота водной поверхности над условной горизонтальной пло­скостью сравнения, неизменной по высоте, принимаемой за нуль графика гидрологического поста.

Высотная отметка нуля графика поста, как правило, остается постоянной для всего периода существования гидрологического поста и выбирается (при устройстве поста) с таким расчетом, чтобы плоскость нуля графика находилась не менее чем на 0,5 м ниже наблюдавшегося самого низкого уровня воды в реке, который можно ожидать в створе поста. Этим достигается то, что при самых низких уровнях воды отсчеты их над нулем гра­фика будут положительными.

Высотное положение плоскости нуля графика поста определяется расстоянием Н₀ (рис. 2) по вертикали от репера гидрологического поста в абсолютных или услов­ных отметках.

Кроме нуля графика на гидрологических постах име­ется один или несколько нулей наблюдения водомерных устройств. Под нулем наблюдения подразумевается та высотная горизонтальная плоскость, от которой произ­водится отсчет уровня воды в момент наблюдения. На реечном водомерном посту это — плоскость нуля рейки, а на свайном — головка сваи, по которой ведут наблю­дения. На рис. 2 нуль наблюдений представлен головкой сваи № 2. Высотное положение нулей наблюдения опре­деляется превышением репера над головками свай (или нулями реек) поста.

Превышение головок свай над нулем графика поста (т. е. разность их высотных отметок) называется при-

водкой этих свай. На рис. 2 величины приводок свай № 1, 2, 3 будут соответственно h₁, h₂, h₃.

Для определения уровня воды (в сантиметрах) над нулем графика поста к отсчету по переносной рейке при­бавляется приводка той сваи, на которую устанавлива­ли рейку. Для вычисления абсолютной отметки уровня

Плоскость отметки репера = 105,50 м абс. Реп.

Плоскость нуля графиика = 102,00 м абс.

Рис. 2. Схема отметок и отсчетов на свайном водомерном посту. Отметка уровня» 102,00+2,17= 104,17 м абс.

(в метрах) нужно суммировать величины уровня над нулем графика й абсолютной отметки нуля графика (см. рис. 2).

Нивелирование свайного водомерного поста

Нивелирование водомерного поста производится для определения (проверки) высотного положения отметок и приводок свай. Нивелирование выполняется двумя хо­дами от контрольного репера. Допустимую невязку (∆h, мм) при расхождении сумм превышений по прямому и обратному ходам определяют как ∆h =±З√n, где п — число стоянок в ходе. Отметку каждой сваи определяют

Таблица 1

Журнал нивелирования КГ-64 водомерного поста р. Березины («Геобаза БГУ») 25/VI 1977 г., отметка нуля графика

102,00 м абс.

№ стоянки	Наимено­вание точки	Отсчет по рейке, мм			Превыше­ние, мм		Среднее превыше­ние, мм		Отмет­ка, м абс.	Расстояние от репера до сваи, м	Приводка, см
		задняя	передняя	промежуточная	+	-	+	-
1	Репер Св. № 1 Св. № 2	0468 0426		0842 0798 1102 1060		0374 0372 0634 0634		0373 0634	105,500 105,127 104,866 102,473	0,0 2,9 4,4 10,8	350 313 287
2	Св. № 7			3494 3454		3026 3028		3027			047

как разность между отметкой репера и превышением репера над сваей, а приводку сваи — как разность меж­ду отметкой сваи и отметкой нуля графика. Все данные заносятся в журнал нивелирования водомерного поста КГ-64 (табл. I), где вычерчивается и схематический план нивелирного хода.

Для построения профиля водомерного поста рулеткой или мерной лентой измеряется расстояние от репера до каждой сваи. Во время нивелирования отсчитывается уровень воды и вычисляется его абсолютная отметка.

На основании нивелирования на миллиметровой бу­маге (формат 203X288 или 288X407 мм) вычерчивается профиль свайного водомерного поста. Масштаб выбира­ется в зависимости от высотных отметок и горизонталь­ных расстояний. На профиле (рис. 3) вправо от шкалы на расстоянии 1 см отмечается в соответствии с верти­кальным масштабом положение репера. Положение во­домерных свай определяется в масштабе расстоянием от репера до каждой сваи и по высотным отметкам голо­вок свай. Линия поверхности земли на профиле вычер­чивается приближенно (плавно) с таким расчетом, что­бы головки свай возвышались над линией не более 3 мм. Под профилем составляется таблица, в которой данные,

№ сваи	Репер 1 2 3 4 5 6 7
Расстояние до постоянного начало	0 2,9 4,4 5,8 7,7 9,2 10,1 10,8
Отметка, м абс	105,5 105,13 104,87 104,60 104,16 103,75 102,96 102,47
Приводка, см	350 313 287 260 216 175 096 047

Рис. 3. Профиль свайного водомерного поста (р. Березина – «Геобаза» БГУ

относящиеся к каждой свае, выписываются точно под ней. На чертеже показывается также уровень воды во время нивелирования водомерного поста.

Передаточное водомерное устройство «Валдай»

Наиболее распространенным передаточным водомер­ным устройством является устройство с непрерывной ре­гистрацией уровня при помощи самописцев уровня воды (СУВ). В настоящее время применяются самописцы «Валдай» и ГР-38 (длительного действия).

Установка СУВ состоит из следующих элементов (рис. 4): самописца уровня 2, установленного на столе 3,— прибора, измеряющего и регистрирующего измене­ния высоты уровня воды в реке (озере); колодца 5, на­зываемого поплавковым, для размещения поплавка (датчика) уровнемера и его защиты от внешних воздей­ствий; соединительного устройства 6 для обеспечения непрерывной связи уровней в реке с поплавком в колод­це; измерительного павильона 1 для размещения регист­рирующей части уровнемера и его защиты от внеш­них воздействий; вспомогательных гидротехнических устройств, предназначенных для защиты установки от заиления, подмыва, разрушения льдом при ледоходе и предотвращения волновых возмущений уровня в по­плавковом колодце.

Рис. 4. Схема установки самописца уровня воды

Принцип работы самописца в следую­щем: поплавок, заключенный в специальный колодец,

связанный соединительным устройством с рекой, пере­мещается вместе с уровнем воды. Его перемещение пе­редается передаточным механизмом регистрирующему устройству, которое непрерывно записывает изменение уровня воды во времени. Передача колебаний уровня воды сообщается посредством троса, перекинутого через блок, барабану, насаженному на общую с блоком ось. При этом вертикальные перемещения поплавка преоб­разуются во вращательные движения барабана вокруг своей оси. На барабан накладывается бумажная лента, и запись на ней осуществляется пером, приводимым в движение часовым механизмом; перо движется по гори­зонтали вдоль образующей барабана. Возможна и дру­гая схема, когда перемещения поплавка передаются не­посредственно пишущему устройству (перу), а барабан движется вокруг вертикальной оси с помощью часового механизма.

СУВ оборудуется двумя контрольными рейками, одна из которых (внешняя) располагается непосредст­венно в реке вблизи от места ввода в колодец соедини­тельной трубы, другая (внутренняя 4) — в поплавковом колодце. Их назначение — обеспечить проверку нали­чия одинаковой высоты уровня в реке и колодце.

Стандартным прибором суточного действия является самописец уровня воды «Валдай» образца 1948 г. и мо­дернизированный самописец образца 1952 г. Первый имеет два масштаба записи уровня (1 : 1 и 1 : 2) при од­ном масштабе записи времени (1 ч = 12 мм хода пера на ленте), второй — четыре (1:1, 1:2, 1:5, 1:10) и регистри­рует амплитуду колебания уровня до б м. Точность ре­гистрации уровня воды по техническим данным прибора не превышает при указанных масштабах записи соот­ветственно ±3, 5, 7, 10 мм. Толщина штриха записи на ленте 0,3—0,4 мм. Для записи времени существуют два масштаба: 12 мм/ч при скорости вращения барабана один оборот за 26 ч и 24 мм/ч при скорости вращения барабана один оборот за 13 ч. При масштабе записи 12 мм/ч точность хода часов ±5 мин за сутки или ±1 мм на ленте, при масштабе записи 24 мм/ч точность хода часов ±3 мин за половину суток или ±1,2 мм на ленте.

Самописец уровня «Валдай» (рис. 5) состоит из по­плавкового устройства, передающего колебания уровня

Рис. 5. Самописец уровня воды СУВ – М «Валдай»: а – общий вид; б – кинематическая схема; в – схема включения масштабных шестерёнок с барабаном

воды, барабана с надетой на него бумажной лентой, на которой в заданном масштабе вычерчивается график колебания уровня, и пишущего устройства, приводимого в действие часовым механизмом.

Поплавковое устройство включает в себя: пустоте­лый металлический поплавок 2, прикрепленный к нему груз-балласт 1 для погружения поплавка, противовес-гирю 3, металлический мягкий трос в хлорвиниловой оболочке 18 и поплавковое колесо 4, 5, которое вращает через систему шестерен 6, 17 барабан 16. В зависимо­сти от подъема или спада уровня воды барабан повора­чивается вокруг своей оси в ту или иную сторону.

Барабан вращается на подвижном центре, укреплен­ном в левой боковине прибора, и на оси 22 поплавкового колеса, расположенной в правой боковине прибора. Бу­мажная лента для записи уровня удерживается в проре­зях барабана зажимом, который расположен внутри него.

Пишущее устройство состоит из часового механизма 7, пера 15 с кареткой 10, двух направляющих стержней 12, стальной струны 11 и гирьки-отвеса 14. Струна про­ходит через ролики 9 и 13 между двумя стержнями ка­ретки; один конец ее закреплен и навит на барабанчик 8 заводной головки 29 часового механизма, другой ко­нец, выпущенный из корпуса самописца, несет гирьку-отвес, которая, оттягивая и раскручивая струну с голов­ки барабана, приводит в действие часовой механизм. Каретка с пером при помощи специального зажима кре­пится к натянутой струне и во время хода часового ме­ханизма движется вместе со струной вдоль барабана. Перо в это время чертит график колебания уровня на ленте барабана. По горизонтальной оси этого графика дается время в часах, а по вертикальной — высота уровня.

Часовой механизм помещен во влагонепроницаемой коробке 28, на верхней стороне которой укреплена за­водная головка и выведены два рычага: один из них слу­жит для пуска и остановки часового механизма, а дру­гой «П» («прибавить ход», если часы отстают) и «У» («убавить ход», если часы спешат) предназначен для ре­гулировки, если поправка на ход часов превышает ±5 мин за сутки.

Поплавковая система самописца «Валдай» позво-

л яет выбирать масштаб записи уровня воды на ленте в зависимости от величины амплитуды его колебания:

амплитуда, м масштаб

до 1 1 :1

1 – 2 1 : 2

2 – 3 1: 5

3 – 6 1 : 10

Установка желаемого масштаба записи достигается следующим образом. Для записи хода уровня в масшта­бах 1:1 и 1:2 поплавковое колесо за­крепляется на основной оси прибора 22 (см. рис. 5). Масштаб записи I : 1 будет получен при наложении троса на малый диск 4 поплавкового колеса, а масштаб 1:2 — при наложении троса на большой диск 5. Поплавок при указанных масштабах записи навешивается слева от поплавкового колеса. Для записи хода уровня в масштабах 1 :5 и 1:10 поплав­ковое колесо закрепляется на вспомога­тельной оси 21. Зубчатое колесо-трибка 20 при этом сдвигается вдоль оси 21 до

Рис. 6. Запись суточного хода уровня на летнее самописца «Валдай»: а – запись на ленте при повороте барабана вокруг своей оси более 2 раз; б – развертка этой записи на миллиметровой бумаге.

сцепления с шестерней 23, закрепленной на оси 22. Для получения записи в масштабе 1:5 трос надевается на малый диск поплавкового колеса 4, а в масштабе 1:10— на большой диск 5. Поплавок при масштабах записи 1:5 и 1:10 навешивается справа от поплавкового коле­са. При установке поплавковой системы на масштаб 1:1 пли 1:5 трос с противовесом-гирей 3 навешивают до­полнительно на оттяжной блок 27, чтобы противовес при ходе поплавка не касался последнего.

Конструкция СУВ «Валдай» допускает производить запись уровня при многократных оборотах поплавкового колеса (барабана) (рис.6).

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ НА ВОДОМЕРНЫХ ПОСТАХ

На всех речных гидрологических постах Гидрометео­службы СССР проводятся наблюдения за высотой уров­ня воды, температурой воды, толщиной льда, шугой, вы­сотой снега на льду, ледовым режимом, ветром, волне­нием, осадками, водной растительностью, изменением русла, сплавом и судоходством.

В зависимости от состава наблюдений гидрологиче­ские посты на средних и больших реках делятся на три разряда. В состав наблюдений на постах 1-го разряда, кроме вышеуказанных, входит: измерение расхода воды,, расхода взвешенных наносов, химический анализ воды и т. п. Состав и сроки наблюдений и работ определяют­ся разрядом поста согласно «Наставлениям гидрометео­рологическим станциям и постам».

Частота регистрации гидрологических наблюдений, в первую очередь высоты уровня воды в течение суток, зависит от режима реки. Основными сроками наблюде­ний являются 8 и 20 ч. В периоды половодья и дожде­вых паводков, замерзания и вскрытия реки кроме ука­занных сроков производятся дополнительные наблюде­ния через равные промежутки времени: 2, 4 или 6 ч, в зависимости от характера и быстроты подъема и спада половодья или паводка, интенсивности ледовых явлений.

Таблица 2

Полевая книжка к.Г-1 для записи водомерных наблюдений (р. Березина—«Геобаза бгу»), июнь 1977 г. Отметка нуля графика 102,00 м абс.

Дата

Час

Уровень воды, см

Температура, °С

Ветер и волнение

Осадки

Примечание (ледовая события, оказывающие влияние на режим водно­го объекта)

№ сван (рей­ки)

отсчет

над нулем графика

Среднее за сутки

воды

воздуха

наблюде­ния

Среднее за сутки

25

8 20

5 5

11 21

186 196

191

18,6 20,2

19,4

17,5 16,5

→ ↓

Д2

В состав водомерных наблюдений на учебном гидро­логическом посту «Геобаза БГУ» входят: измерение уровня воды на свайном посту и с помощью СУ В «Вал­дай»; измерение температуры воды и воздуха; визуаль­ные наблюдения за силой и направлением ветра и осад­ками.

Во время летней практики студенты ведут трехразо­вые ежедневные наблюдения в 8, 14 и 20 ч, результаты которых сразу же заносят в полевую книжку КГ-1 для записи водомерных наблюдений (табл. 2).

Измерение уровня воды на свайном водомерном посту

Перед наблюдениями на посту (за 10—15 мин) про­веряется состояние водомерных устройств и выполняют­ся подготовительные работы. Наблюдения на посту дол­жны выполняться в такой последовательности, чтобы высота уровня воды была измерена в точно установлен­ный срок наблюдений.

На свайном посту уровень измеряется при помощи переносной рейка, которую устанавливают вертикально на головку ближайшей к берегу сваи, покрытой водой. Отсчеты по рейке должны производиться так, чтобы гла­за наблюдателя находились как можно ближе к поверх­ности воды, так как иначе могут получиться неправиль­ные отсчеты. При точности отсчета уровня в 1 см запи­сывается ближайшее к поверхности воды деление. Если уровень воды находится между делениями рейки, запи­сывается четное число. В полевой книжке КГ-1 указы­вают дату и часы измерения, номер сваи и отсчет по рейке (в сантиметрах). В камеральных условиях вычис­ляют уровень над нулем графика (в сантиметрах), ис­пользуя величину приводки соответствующей сваи из журнала нивелирования водомерного поста (см. табл. 1), затем — средний уровень за сутки как среднеарифмети­ческое из срочных наблюдений в 8 и 20 ч.

Во время волнения, если высота волны на глаз не превышает 15 см, наблюдатель следит за колебаниями уровня и замечает высшее и низшее деления, которых вода достигает на рейке (рис. 7). В полевую книжку записывается среднеарифметическое из этих двух от­счетов.

При амплитуде волнения до 0,5 м применяется пере-

носная рейка с успокоителем ГР-23 (см. рис. 1). Корпус рейки имеет внутреннюю полость с отверстиями в дне. Эти отверстия перекрываются клапаном, который от­крывается и закрывается при помощи подпружиненного штока, проходящего через всю полость рейки и находя­щуюся сверху рейки ручку. Внутренняя полость рейки сообщается с водой в реке посредством ввинченного в дно рейки ниппеля-насадки. Рейка снабжается комплек­том трех сменных ниппелей, имеющих отверстия диамет­ром 2, 4 и 6 мм. При волнах с амплитудой 0,4—0,5 м приме­няется ниппель диаметром 2 мм, с амплитудой 0,2— 0,4 м — диаметром 4 мм, с ам­плитудой 0—0,2 м — диамет­ром 6 мм.

Рис. 7. отсчёт высоты уровня при волнении.

Наблюдения по рейке ГР-23 производятся в следующем порядке:

1. рейка с ввинченным в нее ниппелем ставится вер­тикально на головку сваи;

2. нажимая на головку штока, наблюдатель опускает его в нижнее положение, тем самым открывая клапан и давая доступ воде во внутреннюю полость рейки; при этом шток закрепляется в нижнем положении скобой, находящейся на ручке рейки;

3. рейка с открытым клапаном выдерживается на свае 2 мин, в течение которых уровни воды в реке и во внутренней полости рейки выравниваются;

4. наблюдатель сбрасывает с головки штока скобу, благодаря чему шток под действием пружины поднима­ется в верхнее положение и закрывает впускные отвер­стия клапана; затем рейка вынимается из воды и сни­мается отсчет высоты уровня воды во внутренней поло­сти (равный высоте уровня в реке над головкой сваи) по сантиметровой шкале рейки.

Н аблюдения за уровнем воды по самописцу «Валдай»

Наблюдения на посту при помощи самописца уровня «Валдай» заключаются в контрольных измерениях уров­ня воды по основному (свайному) посту и водомер­ному устройству (рейка) в поплавковом колодце и сме­не ленты самописца.

Для этого в установленные сроки (8, 14 и 20 ч) сразу после отсчета высоты уровня по свайному посту снима­ется отсчет по контрольной рейке в поплавковом колод­це самописца. Данные, полученные по контрольной рейке (отсчет и величина уровня над нулем графика), запи­сывают в соответствующие графы (в знаменателе) по­левой книжки КГ-1.

Лента самописца меняется утром после отсчета уровня воды по основному посту и водомерному устрой­ству в колодце.

Смена ленты С У В «Валдай» производится в следующем порядке.

1. Открывают крышку прибора и, заметив время по выверенным часам, делают пером отметку на ленте пу­тем легкого поворота барабана с тем, чтобы перо прове­ло вертикальную линию длиной около 5—10 мм. Момент нанесения отметки в часах и минутах записывается ка­рандашом на ленте прибора, после чего поворотом ры­чага в сторону от обозначения «Вкл» останавливают часы.

2. Откидывают кронштейн пера вверх для того, что­бы оно не мешало снятию барабана.

3. Головка подвижной оси 26 (см. рис. 5, в) оттяги­вается из опорного гнезда барабана и после небольшого поворота устанавливается на предохранитель. Затем барабан движением влево выводят из зацепления с шай­бой 24 оси поплавкового колеса и вынимают из прибора.

4. Поворотом рычага, имеющегося на одной из щек барабана, освобождают зажим и снимают ленту (с за­писью) с барабана.

5. Новая лепта с обрезанными уголками накладыва­ется на барабан, причем надпись па ленте «К левому краю барабана» располагается со стороны рычага. В прорезь барабана заправляются концы новой ленты и поворотом рычага зажимают их в прорези. Заправив ленту, следует обеспечить параллельность делений лен-

ты по обе стороны прорези и плотность прилегания лен­ты по всей поверхности барабана. Для этого края лен­ты, которыми она закладывается в продольную прорезь барабана, предварительно подгибаются по линиям, на­несенным на ленте.

6. Устанавливают барабан па подкладки 25, вводят в зацепление с шайбой оси поплавкового колеса и за­крепляют снятой с предохранителя головкой подвиж­ной оси.

7. После установки барабана с лентой в рабочее по­ложение плавным вращением заводного барабанчика часового механизма на него навивают струну гиревого привода и поднимают гирю. Этим самым часы будут за­ведены и готовы для последующей работы. Подъем гири производится с таким расчетом, чтобы конец струны, на которой крепится гиря, выступал из-под основания при­бора на длину не менее 5—10 см. В том случае, если при заводе часов каретка с пером упрется в правый кронштейн направляющих или не дойдет до требуемого деления ленты, необходимо ослабить винт, крепящий ее на струне, переместить каретку струны и закрепить этим же винтом в требуемом положении.

8. Опускают вниз кронштейн пера, устанавливают перо в рабочее положение и доливают в него (не напол­няя до краев) специальные глицериновые (метеорологи­ческие) чернила (ЧСП), которые входят в комплект са­мописца уровня воды «Валдай».

9. На ленте пером делается отметка начала записи времени, с правой стороны этой отметки на ленте запи­сываются: дата (число, месяц, год), высота уровня воды по контрольной рейке, время пуска часового механизма и масштаб записи уровня. Далее, повернув рычаг в сторону обозначения «Вкл», пускают в работу часовой механизм. Выждав около 5 мин и убедившись, что перо пишет, закрывают крышку прибора.

Если к СУВ «Валдай» прилагается запасной барабан, пп. 4 и 5 настоящего раздела выполняются заранее в рабочем помещении. После смены лента с записью под­лежит камеральной обработке.

Измерения температуры воды и воздуха

Температура воды измеряется в основные сроки во­домерных наблюдений в створе или вблизи гидрологи-

ч еского поста в прибрежной, обязательно проточной, по­лосе реки на таком расстоянии от берега, чтобы глубина была не менее 0,5 м.

Т емпературу воды измеряют с помощью водного тер­мометра в металлической оправе (рис. 8). У водных ртутных термометров шкала имеет деления через 0,2 °С, что позволяет производить отсчеты с точностью до 0,1°. Оправа термометра состоит из двух вставленных одна в другую трубок с продольными прорезями и стаканчика с отверстиями в стенках. При погружении термометра в воду наружная трубка должна быть по­вернута так, чтобы шкала термометра была закрыта, а при снятии отсчетов трубка поворачивается до совпадения прорези, чтобы шкалу можно было ви­деть на просвет. Стаканчик оправы при опускании термометра в воду наполняет­ся водой, которая остается в нем при подъеме и способствует сохранению тер­мометром той температуры, которую он имел на глубине.

Измерение температуры воды производится в следующем порядке.

1. Перед измерением температуры нужно осмотреть термометр и убедиться в том, что столбик ртути не имеет разры­ вов. Разрыв столбика устраняется лег­ ким встряхиванием, а если это не удает­ ся, термометр заменяется запасным.

2. Термометр опускается в воду на бечевке в отвесном положении так, чтобы стаканчик оправы был на глубине 0,3— 0,5 м от поверхности воды. Термометр находится в воде не менее 5—8 мин.

Рис. 8. Водный термометр в оправе: 1 –стаканчик с отверстиями; 2 оправа; 2 шкала

3. При извлечении из воды и отсчете термометр следует держать отвесно, что бы из стаканчика оправы не выливалась вода. Сразу после извлечения термометра из воды, трубка, прикрывающая прорезь, поворачивается и быстро делается отсчет; сначала замечаются десятые доли градуса, а потом целые градусы. В темное время суток шкалу термометра следует освещать фонарем сзади, на просвет, держа его возмож-

но дальше от термометра, чтобы тепло от фонаря не по­влияло на показания термометра.

Запись отсчетов температуры воды производится в полевой книжке КГ-1 с точностью до 0,1 °С. При каме­ральной обработке средняя температура за сутки вычис­ляется как среднеарифметическое из срочных наблю­дений.

Наблюдения за температурой воздуха производятся (по указанию) по сухому термометру аспирационного психрометра (на учебной метеорологической станции) или непосредственно на посту с помощью термометра-праща, который вращают на шпуре в горизонтальной плоскости над головой в течение 2—3 мин. Показания термометра-праща снимают, повернувшись спиной к солнцу, чтобы термометр находился в тени. Отсчет про­изводят с точностью до 0,5 °С, после чего наблюдение повторяют. Если второй отсчет отличается от первого не более чем на 0,5°, то за окончательный результат прини­мают второй отсчет; если разница больше 0,5°, измере­ния производят в третий раз. Результаты срочных на­блюдений за температурой воздуха записываются в по­левую книжку КГ-1.

Визуальные наблюдения за силой и направлением ветра и осадками

Для оценки точности результатов наблюдений за уровнем воды и анализа колебаний уровня в каждый срок наблюдений глазомерно определяется сила и на­правление ветра (и волнения па больших реках), осадки.

Направление ветра оценивается по отношению к те­чению реки: в соответствующей графе полевой книж­ки КГ-1 ставится знак ↓ (↑), если ветер дует вниз (вверх) по реке, знак ← (→) —если с правого (левого) берега.

Сила ветра отмечается прибавлением черточки (опе­рения) к стрелке направления. При слабом ветре ста­вится стрелка без черточки, при умеренном — стрелка с одной черточкой (например, → — умеренный ветер с ле­вого берега), при сильном — стрелка с двумя черточка­ми (например← —сильный ветер с правого берега).

С ведения об осадках записывают в полевую книжку КГ-1 в результате визуальных наблюдений с указанием вида осадков (Д — дождь; С — снег) и их интенсивно-ности в баллах {1 — слабый; 2 — средний; 3 — силь­ный). Например, ДЗ — сильный дождь. В примечании отмечают осадки, выпавшие в течение всего периода между сроками наблюдений.

Обработка ленты СУВ «Валдай»

При камеральной обработке ленты само­писца выполняют следующие операции:

1. проверку полноты и качества записи на ленте;

1. разметку штрихами линии записи уровня воды, со­ответствующую целым значениям часа;

2. определение высоты уровня воды на линии записи в моменты целых часов и приведение показаний само­писца к нулю графика поста;

3. определение максимального, минимального и сред­него значений уровня за период наблюдений (сутки).

Полнота и качество записи проверяются наличием на ленте всех требующихся данных: названия водного объ­екта, поста, дат установки и снятия ленты, масштаба записи уровня воды и времени, отметки нуля графика поста, а также графического качества записи хода уровня.

Из полевой книжки КГ-1 записывают на ленту зна­чения уровня воды: утреннего (при наложении ленты), в 14 и 20 ч (во время контрольной отметки на ленте) и утреннего на следующий день (при снятии ленты). Уровень (номер сваи, отсчет по рейке и значение над нулем графика) по основному (свайному) водомерному устройству записывается в числителе (рис. 9), по конт­рольной рейке поплавкового колодца (отсчет по рейке и значение над нулем графика) — в знаменателе; вверху над дробью записываются число, месяц и время измере­ний. Расхождение показателей основного и контрольно­го водомерных устройств не должно превышать ±1 см; при расхождениях более чем на 1—2 см должна быть установлена их причина (ошибки при снятии отсчета по рейке во время ветрового волнения, засорение подводя­щей трубы от реки к поплавковому колодцу, изменения в

Рис. 9. Пример обработки ленты СУВ «Валдай»

в ысотной привязке водомерных устройств и пр.) и при­няты меры по ее устранению. Каждый случай расхожде­ния в уровнях по основному и контрольному водомер­ным устройствам с указанием причин расхождения от­мечается в примечании на полях ленты.

В кривой, вычерченной на ленте пером самописца, могут оказаться перерывы или участки с растекшейся, зигзагообразной, ступенчатой записью, вызванные пло­хой регулировкой степени нажатия пера, загрязнением его и т. п. Если перерывы невелики (не превышают 2— 3 ч), а ход записи до и после перерыва плавный и одного направления, пропуск восстанавливается карандашом от руки в соответствии с общим характером записи. На участке, где запись расплывчатая, мелковолнистая, сту­пенчатая, проводится кривая (другим цветом) посереди­не расплывчатой полосы или зигзагообразных колебаний (см. рис. 9). По окончании проверки правильности за­писанных на ленте значений уровня воды в сроки наблю­дений и исправления записи на ленте проставляется крупными цифрами порядковый номер ленты.

Разметка штрихами линии записи про­изводится через равные промежутки времени или по ха­рактерным (переломным) точкам для определения сред­него уровня за сутки. Метод разметки записи по равным интервалам времени применяется при плавном измене­нии уровня; метод характерных точек — при резкой сме­не подъема и спада.

При разметке записи по времени для суточной ам­плитуды колебания уровня менее 10 см штрихи на линии записи наносятся на 8 и 20 ч, для амплитуды колебаний уровня от 10 до 20 см — на 2, 8, 14 и 20 ч, для большей амплитуды — через каждое деление ленты (от 1 до 4 ч в зависимости от масштаба времени).

При обработке ленты производится разметка штри­хами линии записи на 8, 14, 20, 2 и 8 ч.

Перед разметкой штрихами линии записи необходи­мо выверить запись во времени. Для этого из начальной и конечной контрольных засечек, сделанных на ленте при ее наложении и снятии, опускаются перпендикуляры на ось времени. Допустимая невязка во времени опреде­ляется точностью хода часового механизма ±5 мин в сутки (1 мм на ленте). Если разность времени, опреде­ленного по масштабу времени на ленте и засечкам, пре-

вышает допустимую невязку, последняя разносится про­порционально длине отрезка ленты между контрольны­ми засечками. Для этого определяют отрезок времени, на который часы самописца ушли вперед или отстали за весь промежуток времени между засечками, и находят поправку для каждого часа или интересуемого интерва­ла времени, предполагая, что ход часов между контроль­ными отметками был равномерным. Первую метку на масштабе времени делают на расстоянии принятого ин­тервала времени (например, 9 ч), сдвинутом вправо (или влево) на величину вычисленной поправки, вто­рую — в конце интервала на соответствующем делении ленты (например, 10 ч), сдвинутом на величину удвоен­ной поправки, и т. д. Метки (засечки) должны быть пра­вее часовых линий, когда поправка отрицательная (часы спешат), и левее, когда поправка положительная (часы отстают). Из сделанных засечек на оси времени, соот­ветствующих установленной разметке на 8, 14, 20, 2 и 8 ч, восстанавливаются перпендикуляры до пересечения с линией записи уровня, на которую наносятся штрихи.

В случае неверного хода часов самописца при рас­хождении, превышающем допустимую невязку (±5 мин), после снятия ленты необходимо отрегулировать часы. Если невозможно исправить ход часов с помощью регу­лятора и невязка превышает 20 мин в сутки, часы сле­дует заменить.

Определение высоты уровня воды про­изводят для каждого установленного при разметке ли­нии записи срока. Для этого строят слева от линии запи­си шкалу уровней в сантиметрах таким образом, чтобы величина уровня над нулем графика, полученная для первой контрольной засечки при установке ленты, нахо­дилась напротив соответствующего деления на шкале. Затем снимают значения высоты уровня в точках пере­сечения кривой записи со штрихами разметки на 8, 14, 20, 2, 8 ч и выписывают в строчку у соответствующих часовых линий в нижней части ленты.

В случае, когда разность контрольных засечек нача­ла и конца записи на ленте отличается от разности вы­сот уровней, измеренных в это же время по контрольно­му водомерному устройству, в снятые значения уровня вводится поправка. Величина этого различия представ­ляет невязку, которую разносят пропорционально вре-

мени для каждого снятого отсчета уровня по ленте в виде вычисленных поправок, и отсчет соответственно ис­правляется.

Максимальная и минимальная высоты уровня воды снимаются непосредственно с кривой записи (несглаженной) уровня по шкале в сантиметрах над нулем гра­фика поста. Эти значения выписываются на ленте возле соответствующих точек кривой хода уровня и обводятся кружками красного (максимальный) и синего (мини­мальный) цветов.

Средний уровень за период наблюдений Н_ср вычис­ляется по значениям отсчетов уровня Н, снятых по лен­те в 8, 14, 20, 2 и 8 ч, по формуле

Вычисления среднего уровня записываются в нижней части ленты самописца.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СЪЕМКА УЧАСТКА РЕКИ

Инструментальная съемка участка ре­ки заключается в промерных работах и составлении плана и профилей русла реки.

Основным назначением промерных работ является определение глубины и характера рельефа дна реки, что необходимо знать при выполнении гидрометрических работ (измерение расхода воды и наносов и т. п.), а также изучении водного режима и деформации русла в связи с проектированием различных гидротехнических сооружений и для нужд судоходства.

В состав инструментальной съемки, выполняемой студентами на практике, входят следующие виды работ:

1. проложение плановой и высотной основ с опреде­лением направлений и длин линий и высотных отметок;

1. промеры глубин по поперечным профилям;

2. построение поперечных профилей и вычисление морфометрических характеристик русла;

2. составление плана русла реки в изобатах.

Производство съемки и обработки результатов промеров

Плановой и высотной основами инструментальной съемки служат магистраль и поперечные профили. Вдоль реки, по возможности ближе к берегу, разбивают маги­страль. Магистраль па участке реки может иметь вид прямой или ломаной линии. Азимут магистрали (угол между направлением на север и направлением магистра­ли) и углы ее поворота определяют теодолитом или бус­солью. Перпендикулярно к магистрали с помощью како­го-либо угломерного инструмента разбивают поперечные створы. Расстояние между створами должно составлять 1/2—1/3 ширины реки.

На практике (например, при ширине р. Березины 15—30 м и глубинах до 5 м) бригада студентов выпол­няет съемку участка реки (в районе водомерного поста) длиной 200 м с расстоянием между промерными створа­ми 10 м. Длина магистрали и расстояние от постоянного начала (отмеченное колышками) по створам до уреза воды промеряются стальной лентой или рулеткой.

По створу, в котором ведутся промеры, натягивают размеченный через 1 м трос (шнур); расстояние между промерными вертикалями 1 м. В момент начала проме­ров по каждому поперечному створу определяется от­метка уровня воды па водомерном посту.

Расстояние до промерных точек и урезов берега на каждом створе измеряют от магистрали (от постоянно­го начала). Измерения глубины производят (при глуби­нах до 5—6 м) гидрометрической штангой или наметкой (с 10-сантиметровыми делениями) с лодки или вброд, при больших глубинах — лотом. Отсчеты глубин по штанге или наметке производятся с точностью до 1 — 2 см. Результаты измерений записывают в специальный журнал: промерную книжку (табл. 3). Кроме глубин в промерную книжку записывают вид грунта (ил, глина, песок, галька, камень), а также характер растительно­сти (тина, трава, водоросли). При промерах наметкой (штангой) тип грунта определяют на ощупь и по при­липающим частицам грунта.

Обработка записей в промерной книжке (для каждо­го поперечного профиля) заключается в вычислении глу­бины, приведенной к условному уровню воды йцр, и от­метки дна.

Т аблица 3

Профиль № 1

Участок р. Березины у «Геобазы БГУ», 24/VI 1978 г.

Рабочий уровень H= 103,86 м

Условный уровень H₁= 103,86 м

Срезка ΔН=Н—Н₁=0

N° промерной вертикали	Расстояние от постоянного начала, м	Глубина, м	Глубина со срезкой, м	Отметка дна, м абс.	Грунт, расти­тельность
У р. п. б. 1 2 16 17 Ур. л. Б.	2,00 3,00 4,00 18,00 19,00 20,00	0,00 0,20 0,65 1,41 0,53 0,00	0,00 0,20 0,65 1,41 0,53 0,00	103,86 103,66 103,21 102,45 103,33 103,86	Ил Ил Ил Песок Ил Ил

Во время промеров уровни воды изменяются. Чтобы получить сопоставимые глубины по профилям, необходи­мо полевые данные привести к одному мгновенному уровню, называемому условным, или срезочным. За условный принимается самый низкий уровень за период промеров. Уровень воды, который наблюдался на каж­дом профиле при промерах (т. е. рабочий уровень), при­водится к условному уровню.

Срезка глубин ΔН для каждого профиля определя­ется по формуле ΔН=Н—Н₁ где Н — отметка рабочего уровня, определенного по водомерному посту при про­мерах по профилю, м; #1 — отметка условного уровня, м. Так как срезка выполняется по отношению к наи­меньшему уровню, она вычитается в данном случае из измеренной глубины, т. е. глубина, приведенная к услов­ному уровню воды, равна h_пр = h— Δh, где h — измерен­ная глубина, м.

В нашем примере за условный уровень принята от­метка рабочего уровня при производстве промеров по профилю № 1, поэтому для данного профиля ΔН =0.

Отметка дна в промерных точках определяется для каждого профиля как разность между рабочим уровнем В и глубиной, приведенной к условному уровню во­ды h_пр.

Построение поперечных профилей и вычисление морфометрических характеристик русла

Поперечные профили строятся для определения фор­мы и размеров водного сечения, а также для графиче­ской интерполяции отметок между промерными точками при составлении плана русла реки (участка).

Каждый поперечный профиль водного сечения для промерного участка реки строится на миллиметровой бу­маге (формат 203X288 или 288X407 мм) в масштабах: горизонтальный 1 см — 1 м, вертикальный 1 см — 0,2 м или 1 см — 0,5 м (рис. 10). Профиль строится по данным записи в промерной книжке (см. табл. 3), причем на каждой промерной вертикали откладывается глубина со срезкой и точки дна соединяются прямыми линиями. На линии поверхности воды выписывается рабочий уро­вень в абсолютных отметках, к которому отнесены про­меры.

Для каждого профиля вычисляются основные мор-фометрические характеристики водного сечения, ис­пользуемые для гидрологических и гидравлических рас­четов, вычисления расхода воды и т. д.

Площадь водного сечения ω (F) — площадь, ограни­ченная профилем русла и уровнем воды (м²), определя­ется планиметрированием или с. помощью палетки или вычисляется аналитическим способом. Промерные вер­тикали разбивают водное сечение на ряд трапеций, и только участки, примыкающие к урезам берега, могут иметь форму прямоугольного треугольника, если глуби­на на урезе равна нулю (рис. 11).

Площадь прибрежных участков, имеющих форму тре­угольника, вычисляется по формулам:

и .

Площадь отдельной трапеции между какими-либо промерными веритикалями определяется по формуле:

Общая площадь водного сечения реки вычисляется как сумма частных площадей

Номер промерных вертикалей	Ур. п. б. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Ур. л.б.
Расстояние от постоянного начала, м	2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Глубина, м	0,00 0,20 0,65 0,82 0,98 1,20 1,22 1,25 1,20 1,20 1,27 1,30 1,22 1,20 1,20 1,30 1,41 0,53 0,00
Отметка дна, м абс.	103,86 103,66 103,21 103,64 102,88 102,66 102,64 102,61 102,66 102,66 102,59 102,56 102,64 102,66 102,66 102,56 102,45 103,33 103,86
Грунт	Ил	Песок	Ил

Рис. 10. Поперечный профиль водного сечения № 1 (р. Березина—«Геобаза БГУ»): Н=103,86 м; F=18,14 м»; B=18.00 м; h_ср.= 1,00 м; h_max= 1,41 м; χ= 18,52 м; R=0,98 м.

где h₁, h₂,…, h_n – глубины со срезкой уровня; b₁, b₂ ,…, b_n – расстояния между промерными вертикалями.

На гидрометрических створах, при измерении расходов воды через поперечное сечение реки, кроме площади.

Рис. 11. Схема вычисления площади водного сечения и длины смочен­ного периметра

водного сечения определяют площадь живого сечения, которая при наличии течения воды в пределах всего се­чения равна ему, а при наличии в нем мертвого прост­ранства (застойная зона) меньше площади водного се­чения на величину площади мертвого пространства.

Ширина реки (водного сечения) В определяется как разность между расстояниями от постоянного начала до урезов берега.

Средняя глубина h_ср водного сечения вычисляется как частное от деления площади водного сечения на его ширину А_Ср —ю/5.

Максимальная глубина п_тах на профиле устанавли­вается по данным промерной книжки из исправленных глубин на срезку.

Смоченный периметр χ — длина линии дна реки на профиле между урезами воды. Величина χ вычисляется

к ак сумма гипотенуз прямоугольных треугольников (см. рис. 11) по формуле

где b₁, b₂, …, b_n+1 — расстояния между промерными вер­тикалями, м; h₁,h₂, …, h_n — глубина промерных верти­калей, м.

Из сопоставления значения ширины водного сечения В = 18,00 м и смоченного периметра χ=18,52 м (см. рис. 10) видно, что для данной формы русла эти величины близки между собой.

Гидравлический радиус R — частное от деления пло­щади водного сечения на длину смоченного периметра: R=ω/χ. Для равнинных рек, ширина русел которых близка к смоченному периметру, величина гидравличе­ского радиуса близка к средней глубине (см. рис. 10): h_ср=ω/B=1,00 м; R=ω/χ=0,98 м.

Гидравлический радиус можно заменить средней глу­биной при условии, что h_ср/B<1/10.

Составление плана русла реки в изобатах

План русла реки (длина 200 м при съемке одной бригадой) строится на листе белой плотной бумаги масштабом 1:200 или 1:500.

На листе проводится линия меридиана С—Ю, откла­дывается азимут и в полученном направлении — линия, соответствующая положению магистрали. Магистраль начинается от профиля № 1, от которого ведется счет горизонтальным расстояниям (рис. 12). Перпендикуляр­но магистрали в масштабе через 10 м восстанавливают­ся линии профилей (створы), на которых откладывают­ся расстояния до урезов правого и левого берегов (по данным записи из промерной книжки); у точек урезов записываются соответствующие рабочие уровни воды в абсолютных отметках. Например, для профиля № 1 (см. табл. 3 и рис. 12) от магистрали (постоянное начало) до уреза правого берега откладывается в масштабе 2,0 м, а до уреза левого берега—20,0 м. Аналогично определя­ется положение урезов для всех профилей. По получен­ным точкам проводятся линии урезов левого и правого берегов.

Рис. 12. План участка р. Березены («Геобаза БГУ») по размерам от 24/VI 1978 г.: сечение изобат 0,25 м; уровень воды 103,86 м абс.

Согласно записям в промерной книжке на каждом профиле плана реки наносятся точки промерных верти­калей (по расстоянию от постоянного начала); у точек выписываются соответствующие глубины со срезкой.

Изобаты (линии равных глубин) проводят через 0,25 или 0,5 м в зависимости от наибольшей глубины так, чтобы число изобат было 5—10. Изобаты проводят­ся на основе интерполяции отметок глубин между про­мерными вертикалями, осуществляемой аналитически или графически (чаще).

Графическая интерполяция выполняется на каждом построенном поперечном профиле водного сечения. Для этого согласно выбранному сечению изобат по верти­кальному масштабу глубин определяются точки и их по­ложение проектируется на линию уровня воды, а затем переносится на план.

Изобаты следует проводить плавно. В зависимости от местных повышений или понижений дна изобаты мо­гут быть закругленными или замкнутыми, тогда направ­ление их должно быть согласовано с точками наиболь­ших и наименьших глубин по смежным профилям. Изо­баты должны иметь надписи в разрыве и за пределами профилей.

На плане проводится линия пунктиром наибольших глубин (см. рис. 12), которая проходит через точки наи­больших глубин на каждом створе, и стрелкой показы­вают направление течения. Указывается дата промеров, уровень, к которому отнесены промеры, сечение изобат, азимут магистрали и масштаб плана. Изобаты (линии и цифры) наносят синей, береговую линию зеленой, осталь­ные линии и подписи черной тушью.

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОДЫ

ГИДРОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЕРТУШКОЙ

И ПОВЕРХНОСТНЫМИ ПОПЛАВКАМИ

Скорость течения воды измеряется при определении расходов воды, а также при изучении течений и особен­ностей скоростного поля потока в реках (водоемах).

В речной гидрометрии скорости течения измеряются в основном гидрометрическими вертушками и поверх-

ностными поплавками. В последнее время поплавки по­лучили широкое применение для измерения скоростей течения аэрометодами.

Наиболее распространенной в гидрометрической практике в нашей стране является гидрометрическая вертушка ГР-21 и ГР-21М (модернизированная), при­меняемая для определения расходов воды равнин­ных рек.