1578

– графическим методом, как площадь эпюры распределения элементарных расходов воды поширине потока.

Расход, вычисленный с использованием скоростей, измеренных гидрометрической вертушкой считают действительным расходом. Погрешность определения расхода воды различна и зависит от способа измерения скорости:

6% – при детальном способе;

10% – при основном способе;

12% – присокращённом способе.

Расход, определённый по поплавкам, считают фиктивным расходом, т.к. для его расчёта использованы не средние на вертикалях скоростипотока, а только поверхностные (поплавковые).

Метод смешения предполагает определение расхода по степени разбавления раствора какого-либо вещества-индикатора, который выпускается в поток в известном количестве и с известной концентрацией. В качестве индикатора применяются красящие вещества, например, флуоресцеин, либо соль NaCl. Концентрацию раствора индикатора в потоке можно определить колориметрическим (по цвету раствора), химическим или электромеханическим способом (по электропроводности раствора).

Для измерения расхода воды выбирают участок реки, имеющий хорошее перемешивание на коротком расстоянии (100÷1000 м). Различают дваметода смешивания:

–при длительном выпуске в поток раствора индикатора, расход которого известен;

–при мгновенном выпуске (всплеске) в поток определённого количества раствора индикатора.

52

Метод смешения применяют на горных реках с бурным течением при изменении расхода не более 3÷5 м/с. Погрешность определения расхода оценивается в 10÷20 %.

Аэрометод используют при определении расхода в створах, расположенных в малообжитой, труднодоступной местности. В основу аэрометода положены стереоскопические определения скоростей потока на фотограмметрических приборах и интеграционный способ определения элементарного расхода всплывающими со дна поплавками.

8.УКАЗАНИЯПООРГАНИЗАЦИИ ИПРВЕДЕНИЮ УЧЕБНОЙ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

8.1. Содержание и организацияпрактики

Программа учебной гидрологической практики предусматривает выполнениестудентами следующих видов работ:

–инструктаж по технике безопасности при проведении инженерногидрологических изыскательских работ с отметкой в соответствующем журнале;

–подготовка оборудования для проведения полевых гидрометрических работ;

–ознакомление с местом прохождения практики и последующее описание его в отчёте на основании визуально-глазомерного обследования;

–разбивка базиса и гидростворов;

–замер глубин постворам;

–измерение скорости течения поверхностными поплавками;

–измерение скорости течения гидрометрической вертушкой;

53

–чистка и мелкий ремонт оборудования после выполнения полевых

работ;

–камеральная обработка результатовполевых наблюдений;

–овладение методами определения средних скоростей потока на основанииполевых измерений;

–овладение методами определения расходов с использованием скоростей, измеренных поплавками игидрометрической вертушкой;

–сравнение визуальной характеристики поверхности с рекомендациями, соответствующими вычисленному коэффициенту шероховатости;

–составление отчёта попрактике;

–защита отчёта по практике с предварительной проработкой основных контрольных вопросов.

Время проведения практики устанавливается в соответствии с «Правилами по охране труда при изысканиях и проектировании автомобильных дорог» – конец июня, первая половина июля месяца, когда температура воды в реке не ниже+12 С.

В связи с тем, что участок реки Иртыш, на котором проводится учебная гидрологическая практика, является судоходным, гидрометрические работы выполняются не по всей ширине потока, а в целях безопасности только до фарватера.

Выполнение работ осуществляется рабочим звеном, состоящим из 6÷8 студентов. При проведении гидрометрических наблюдений и измерений студенты отрабатываютнавыки слаженной работы в звене.

Бригадир звена отвечает

– за соблюдение правил техники безопасности и охраны труда при выполнении всех видовполевых работ;

54

–за сохранность оборудования, предназначенного для проведения полевых гидрометрических работ;

–за сохранность журналов полевых наблюдений.

Бригадир звена контролирует участие в составлении отчёта по практике каждогочленазвена.

Отчёт по гидрологической практике составляется в соответствии с требованиями по оформлению курсовых работ, курсовых и дипломных проектов. Разделы отчёта должны включать описание всех видов проведённых рабочим звеном работ, журналы полевых наблюдений, чертежи, выполненные на миллиметровке или на листах писчей бумаги формата А4 с помощью стандартных компьютерных программ (например, AutoCAD, Компас), подробные расчёты определяемых величин с пояснениями иссылками на рекомендуемые источники.

8.2.Разбивка базиса и гидростворов

Гидрометрические работы на выбранном участке реки всегда начинаются с разбивки базиса (магистрали) и гидростворов. Требования к выбору участка для гидрологических наблюдений подробно изложены в разделе 6 данного учебно-методического пособия.

Оборудование и инструменты: буссоль со штативом, шесть вех, мерная лента.

Буссоль Стефана (рис. 11) предназначена для определения магнитных азимутов, румбов и горизонтальных углов. Устанавливается на штативе (треноге) с помощью втулки 1. Втулка соединена с внешним лимбом 2, который может вращаться после открепления зажимного винта 3. На скошенном крае внешнего лимба нанесена шкала от 0° до 360° с делениямичерез 10°.

К внешнему лимбу прикреплён внутренний лимб 4. На шпиле

55

внутреннего лимба вращается магнитная стрелка 5, которая в рабочее положение приводится поворотом коробки 6 до упора 7, с последующим выходом арретира 8 в широкую часть прорези 9. На поверхности внешнего лимба вращается алидадная линейка 10 с глазным 11 и предметным 12 диоптрами.

Горизонтальные оси 13 обеспечивают пригибание диоптров после окончания измерений. На скошенных краях алидадной линейки нанесены варньерные шкалы 14. Нулевые штрихи варньеров совмещены с визирной плоскостью, проходящей через волосок и прорези диоптров. Количество делений на варньере 12, цена деления 5. Влево и вправо от нулевого штриха расположено по шесть делений. Значение минут возрастает влево до 30´, а затем от крайнего правогоштриха до60´.

линии начинается с установки буссоли. Горизонтальное положение лимба проверяется наведением алидадной линейки на ближайшую вертикальную дымоходную трубу или опору моста. В случае отклонения нити предметного диоптра от вертикального положения следует подрегулировать ножки штатива. Нулевой штрих под глазным диоптром совмещается с положением 0° на внешнем лимбе. Направление, заданное глазным и предметным диоптрами должно соответствовать основному направлению течения реки. В этом положении буссоль закрепляетсяна штативе.

Линия базиса (магистрали) должна быть параллельна основному направлению течения реки. Поэтому, установив первую веху в заданном направлении на расстоянии l0 от буссоли, в створе буссоль – вешка на

56

расстояниях l1 2 и l2 3 закрепляем ещё две вехи (рис. 12). Прямая линия,

соединяющая буссоль и три вешки, сформировала базис (магистраль), от которого при выполнении последующих гидрометрических работ будут устанавливаться положения промерных и скоростных вертикалей. Все измерения привязываются кбазису.

Рис. 12. Схема базиса с расположением буссоли слева от гидростворов

Гидростворы формируются нормально (перпендикулярно) базису. Для выполнения этого условия рекомендуется от ближайшей к буссоли базисной вехи в сторону от реки мерной лентой отложить расстояние b равное l0. На лимбе буссоли установить угол α0 = 45°. На пересечении луча-направления, заданного глазомерным и предметным диоптрами, и отмеренного расстояния установить вешку. Таким образом, ближайший к буссоли гидроствор будет закреплён. Следующие два гидроствора закрепляются аналогично, предварительно рассчитавуглы α1 и α2.

При проведении гидрологической практики на полевые работы, как правило, выходит вся учебная группа, разбитая на два или три рабочих звена. Из соображений удобства компоновки рабочих мест одно-два

57

звенаустанавливаютбуссоль слева отгидростворов (рис. 12), третье звено

– справа от гидростворов (рис. 13).

Гидростворы всегда нумеруются по течению реки. Расстояние от буссоли до ближайшей вешки рекомендуем принимать l0 = 10,0 м. Соответственно, расстояние между базисной линией и вехами, закрепляющими гидростворы, тоже будет равно b = 10,0 м. Расстояния между створами l1-2 и l2-3 рекомендуем назначать равным 20÷50 м. При работе с GPS-навигаторами, определяя координаты промерных вертикалей, эти расстояния следует увеличить до 100 м.

Рис. 13. Схема базиса с расположением буссоли справа от гидростворов

Линия уреза воды закрепляется в гидростворах урезными кольями. Мерной лентой измеряются расстояния от базиса до уреза воды l1-УВ, l2-УВ, l3-УВ и заносятся на схему базиса игидростворов.

При наличии нивелира можно определить отметки урезных кольев, связав их нивелирным ходом с ближайшим репером водомерного поста. Используя эти данные можно определить продольный уклон свободной поверхности I научастке гидрометрических работ:

58

где L – длина участка от первого до третьего гидроствора:

H1 – отметка урезного кола в первом гидростворе; H3– отметка урезного кола в третьем гидростворе.

8.3. Замер глубин по створам

Одним из основных видов гидрометрических работ является замер глубин постворам.

Оборудование и инструменты: буссоль со штативом, шесть вех, намётка, ручной лот, эхолот, GPS-навигатор, лодка, рация.

Замер глубин осуществляется, как правило, с лодки, в которую усаживается промерное звено в составе двух человек, один из которых управляет лодкой, а другой выполняет замеры, заполняет журнал глубин (табл. 3) или передаёт данные наблюдений по рациибригадиру звена.

Глубины до 3,0 м замеряются намёткой, более 3,0 м – ручным лотом.Рекомендуем проводить дублирующие измерения эхолотом.

При производстве промерных работ лодку необходимо удерживать носом против течения, для того, чтобы, пройдя промерную вертикаль в гидростворе, легче было вернуться в положение перед створом на большее расстояние от базиса. Расстояние между промерными вертикалями определяют глазомерно.

В случае больших поверхностных скоростей и сложностью управления лодкой разрешается выполнять замеры глубин сквозным методом: за один проход лодки по течению реки измерять глубину в каждом створе.

59

В момент прохождения лодкой гидроствора наблюдатели с берега подают сигнал. Буссолью мгновенно замеряется угол α между базисом и направлением на лодку. Одновременно с лодки промерное звено измеряет глубину.

Для формирования более полной картины поперечного профиля реки и для приобретения студентами навыков работы с гидрометрическим оборудованием рекомендуем выполнить замеры на 10 промерных вертикалях в каждом створе.

Рис. 14. Схема определения расстояния от базиса до промерной вертикали

Для определения места положения промерной вертикали на плане кроме угла α достаточно знать расстояние l от буссоли до гидроствра, в котором производятся промерные работы (рис. 14). Тогда расстояние от базиса допромерной вертикали x можно определить по формуле

Отсчёт по лимбу буссоли и глубину промерной вертикали записывают в журнал. Позже в него заносят вычисленные расстояния от базиса до промерной вертикали. Пример заполнения журнала приведён в табл. 3.

60

Таблица 3

Журнал промеров глубин в гидростворах

Используя данные табл. 3 строят поперечные профили в каждом гидростворе. Пример построения поперечного профиля в гидрометрическом створе№ 1приведён на рис. 15.

61