1578

3 – гидроствор № 3; 4 – вехи

Ещё раз заметим, что в месте расположения гидростворов желательно, чтобы русло было прямолинейным без резких изменений глубин, без островов и отмелей; направление течения на поймах и в главном русле было бы приблизительно параллельным; поймы имели бы наименьшую ширину без проток и островов.

Установленное направление гидроствора закрепляется на обоих берегах прочными столбами-реперами (вехами). Один из реперов служит постоянным началом, от которого определяются расстояния до промерныхи скоростных вертикалей.

Если поймы заросшие, то вырубают просеки шириной 5 6 м для свободного плавания лодок и обеспечения линии визирования. Рекомендуемые расстояния между гидростворами не менее 100 м и не более 500 м. Но для построения поперечных профилей расстояния между морфостворами, которые желательно совмещать с гидростворами, рекомендуется принимать в зависимости от ширины русла (табл. 1).

Таблица 1

Рекомендуемое расстояние между поперечниками

в зависимости от ширины русла

32

Линию нулевых глубин (урез воды) закрепляют урезными кольями, забитыми до поверхности воды, отметки верха которых определяют нивелир-теодолитным ходом от репера или ближайшего водомерного поста.

Для систематических измерений расходов воды направление гидроствора назначается после определения направления течения поверхностными поплавками, измерителем течения или морской вертушкой.

Для определения направления гидроствора поверхностными поплавками на участке реки параллельно берегу прокладывается магистраль и перпендикулярно к ней разбиваются три створа, средний из них является гидрометрическим створом. В 5 10 м выше верхнего створа пускается последовательно 8 10 поверхностных поплавков, равномерно распределяя их по ширине реки. Для каждого поплавка определяется время прохождения расстояния от верхнего до нижнего створа, и места пересечения всех створов. Место пересечения поплавками створов фиксируется на реках шириной до 100 м по размеченным тросам, а на более широких реках засечками теодолитом илимензулой.

Обработка результатов определения направления гидроствора производится на копии плана участка реки, где по точкам прохождения поплавков через все створы проводятся траектории движения поплавков. Затем для каждого поплавка вычисляется скорость движения делением расстояния между верхним и нижним створами на соответствующее время прохождения. На линии среднего створа в точках пересечения его поплавками откладываются в выбранном масштабе векторы скоростей по касательным к траектории движения поплавков. Результирующий вектор показывает среднее направление течения на данном участке, а перпендикуляр к ней принимается за правильное направление гидрометрическогоствора.

33

На больших реках направление течения обычно определяется с помощью бифилярного подвеса, измерителя течения или морской вертушки. Эти приборы дают возможность производить измерения не только в поверхностном слое, но и на различных глубинах, это значительноувеличивает точность определениягидроствора.

В правильно выбранном створе направление течения на отдельных вертикалях не должно отклоняться от нормали к нему не более чем на 30 градусов, если косоструйность превышает, местоположение гидрометрического створа признается неудовлетворительным, и он выбираетсяна новом месте.

5. ПРОМЕР ГЛУБИН

Одним из основных видов гидрометрических работ является промер глубин по створам, которые являются основой для построения поперечников и плана дна реки в изобатах (линиях равных глубин).

Глубина – это расстояние по вертикали от свободной поверхности воды до дна. Существующие приборы и методы дают возможность измерять глубины как в отдельных точках, так и непрерывно. К простейшим приборам, с помощью которых измеряют глубины, относятсянамётка и ручной лот.

Намётка представляет собой круглый шест длиной 5 7 м и диаметром 5 6 см (рис. 4), размеченный на метровые и дециметровые деления. Изготавливается из лёгкого и прочного дерева (ели, бамбука, орешника). Дециметровые деления окрашиваются попеременно белым и чёрным (красным) цветом и отмечаются цифрами. На нижний конец намётки надевается металлический башмак, который придаёт ей устойчивость и предохраняет от разрушения при ударе о грунт. При

34

измерении глубин намётка выставляется нижним концом вперёд с таким расчётом, чтобы она стала вертикальной к моменту достижения ею дна. Намётка даёт погрешность измерений 2%.

Для измерения глубин больше 5 м используют ручные или механические лоты.

Ручной лот представляет собой свинцовый или чугунный конусообразный или пирамидальный груз весом до 4 кг, длиной 25 40 см (рис. 5). При сильных течениях употребляются лоты весом 10 кг и более. В вершине груза расположено металлическое ушко, служащее для крепления лотлиня (троса), а в основании груза – углубление для взятия образцов грунта.

Лотлинь изготавливается из плетёного пенькового или капронового линя диаметром 6 8 мм. Для повышения точности измерения глубин применяют лотлинь из стального тросика диаметром 2 4 мм, который разбивают марками из латунной или другой цветной проволоки, с их последующей опайкой оловом.

Начало счёта при разбивке лотлиня устанавливается от нижней поверхности лота. Лотлинь разбивают от 0 до 10 м через 0,1 м, а от 10 м и более – через 0,2 м.

Пеньковый линь перед разбивкой должен быть хорошо вымочен и вытянут, а капроновый истальной – только вытянуты.

При использовании на промере ручного лота глубины отсчитываются по ближайшей, погруженной в воду марке в момент, когда лотлинь натянут и принимает вертикальное положение, а груз лота касаетсягрунта.

Компарирование (поверка) плетёного лотлиня производится

35

ежедневно перед началом и после окончания промера, причём до первоначального компарирования пеньковый линь вымачивается и вытягивается, а капроновый – только вытягивается.

Проверка стального лотлиня производится три раза за полевой сезон (в начале, середине и в конце). Поправки лотлиня записываются в журнал промера с точностью до 1 см: со знаком минус – если лотлинь короче компаратора, со знаком плюс – если длиннее. Марки, сместившиесяболеечем на 5 см, переставляются.

Основным недостатком измерения глубин с помощью лота является отклонение троса (лотлиня) от вертикали и его прогиб при обтекании потоком. Поправки на относ и прогиб определяют по таблицам, приведённым в специальной литературе или справочниках [9]. Кроме того, при работе с ручным лотом рекомендуется останавливать лодку на каждой промерной вертикали.

Более точно действительную глубину можно установить по рекомендациям Д.Я. Ратковича с помощью механического лота. Предложенный способ безостановочной фиксации глубин на промерных вертикалях в большой степени ускоряет процесс полевых работ, и при соответствующем подборе грузов и размеров сечения троса погрешность измерений находится в пределах 1%.

Эхолот – это прибор для определения глубин способом гидроакустики. Для целей инженерно-гидрографических работ на реках, озёрах и в прибрежных зонах морей с глубинами более 10 м наибольшее применение нашли отечественные промерные эхолоты ПЭЛ-4М, ПЭЛ-5,

ЭИР, а также зарубежные: Hydrostar 4300, Sonar Lite, Baty-500 MF, Navisound 100D, многолучевой эхолот SEA BEAM 1180 фирмы ELAC Nautik GmbH и др. Из малогабаритных эхолотов переносного типа применяются эхолоты «Кубань» и «Язь».

Комплект промерного эхолота в переносном варианте состоит из центрального прибора и забортного устройства. Кроме того, в комплект эхолота входят соединительные кабели, крепежные детали и источники питания – аккумуляторныебатареи.

36

Центральный прибор смонтирован в переносном корпусе и содержит: механизм самописца, блок питания, блок посылки и усилитель. Все средства управления эхолотом размещены на верхней крышке центрального прибора.

Забортное устройство содержит излучающий и приемный вибраторы, заключённые в одном общем корпусе – обтекателе. Устройство снабжено приспособлениями для крепления его к борту катера.

Центральный прибор устанавливается на катере в удобном для обслуживания месте и мягкими тросами надёжно крепится к жёстким конструкциям катера. При этом, прибор не должен быть удалён от забортного устройства на расстояние, превышающее длину соединительных кабелей. Искусственное удлинение кабелей не допускается.

Забортное устройство эхолота с помощью крепёжных деталей устанавливается за бортом катера в средней его части на расстоянии не менее 10 см от обшивки. Рабочая часть вибраторов должна быть параллельна поверхности воды и углублена, в зависимости от осадки катера, на 20÷80 см. При этом необходимо предусмотреть, чтобы впереди забортного устройства не было выступающих частей корпуса катера, создающих завихрения. После установки забортного устройства и центрального прибора производят соединение этих узлов и подключение к источнику питания.

Тарирование промерного эхолота должно выполняться в дни промера дважды – перед началом измерения глубин и после их окончания. Категорически запрещается приступать к производству измерения глубин без выполнения тарирования эхолота. Перед тарированием производят регулировку числа оборотов электродвигателя эхолота, которые доводят до номинала с точностью±0,5%.

Тарирование эхолота производится в дрейфе с помощью тарирующего устройства, состоящего из лебедки, мерного металлического линя и контрольногодиска или доски (рис.6).

37

число оборотов электродвигателя.

Режим работы эхолота при измерении глубин выбирается с таким расчётом, чтобы преимущественно использовался крупномасштабный диапазон записи глубин при промере.

При выполнении замера глубин эхолот обслуживается оператором,

вобязанности которого входит:

–включение и выключение эхолота;

–регулировка усиления;

–регулировка лентопротяжного механизма исмена ленты;

–определение числа оборотов электродвигателя и напряжения в

сети;

–выполнение необходимых оперативных отметок и записей на эхограмму;

–наблюдение за фактической глубиной погружения вибраторов.

Оператор следит также за равномерным движением ленты (эхограммы) и, в случае обнаружения её перекоса, выключает эхолот и производит необходимую регулировку.

Оперативными отметками фиксируется:

–начало и конец промерногогалса (направления);

–глубины, места которых определяются прямыми и обратными инструментальными засечками;

–моменты изменения режима (скорости) движения катера;

–привязки к пунктам радиогеодезического обоснования (если промер выполняетсяспомощьюрадиодальномерныхифазовыхсистем);

–траверзы знаков плавучей обстановки;

–характерные глубины и предметы, представляющие собой навигационную опасность.

39

Положение промерных (глубинных) вертикалей определяют:

–измерением расстояний лентой илитросом с метками;

–засечками углов с помощью мензулы, теодолита, буссоли или секстанта с берега или лодки (катера);

–навигационными приборами (GPS);

–радиогеодезическимиметодами.

информацию на экране. Практически все выпускаемые сегодня эхолоты позволяют определить текущую глубину и отобразить на экране рельеф дна.

6. СКОРОСТИ ПОТОКА И МЕТОДЫ ИХИЗМЕРЕНИЯ

Как правило, гидрометрические наблюдения за скоростями потока в реках с весенним половодьем (от снеготаяния) начинаются со вскрытия реки, охватывают подъём уровня воды до пика и заканчиваются в период устойчивой межени. На реках с летне-осенними и зимними паводками (от ливней, таяния ледников в горах и затяжных дождей) необходимо охватить наблюдениями подъём и спад первого пика полностью. При последующих пиках можно производить наблюдения только на уровнях воды, превышающих первый пик.

40

Измерение скоростей потока необходимо как для вычисления расхода воды, так и для построения плана течения реки, который используется для правильной компоновки сооружений мостового перехода, выбора их размеров и очертаний, защиты от размыва и пропуска ледохода. Построение изотах (линий равных скоростей) в створе мостового перехода даёт возможность прогнозирования развития русловогопроцесса.

В силу вязкости воды и шероховатости дна скорость течения меняется по глубине потока. Максимум у свободной поверхности называют поверхностной скоростью. Минимум у дна принимают за

донную скорость. Для определения средней скорости на вертикали

необходимо построить эпюру местных скоростей (в конкретной заданной точке на скоростной вертикали), определить её площадь и разделить на глубину.

Существующие приборы и способы в большинстве случаев ориентированы на измерение местных скоростей и основаны на определении либо скорости движения плывущего тела, либо количества оборотов лопастного винта в минуту.

Поплавком называют тело, свободно перемещаемое текущим потоком. Поплавки бывают точечные и интеграционные. Точечные измеряют скорость по длине заданного слоя жидкости, перемещаясь вдоль него. Точечный поплавок может быть поверхностным (рис. 8), если движется на свободной поверхности потока, и глубинным, если скорость измеряют назаданнойглубине (рис.9).

41