книги из ГПНТБ / Кузник, И. А. Гидрология и гидрометрия учебник для сельскохозяйственных техникумов по специальности гидромелиорация

ТЕМА 14. НАБЛЮДЕНИЯ НА ВОДОМЕР­ НОМ ПОСТУ. ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА ВОДОМЕРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

52. Водомерные наблюдения

Состав наблюдений. К основным относятся наблюдения: 1 ) за высотой уровня воды, 2 ) состоянием погоды и реки (визуально).

Кроме основных наблюдений, на постах (в зависимости от программы работ) ведут наблюдения за температурой воды и воз­ духа, суммой осадков, толщиной льда, шуги и снега, промерзанием почвы, уровнями грунтовых вод и т. д.

Сроки наблюдений. Основные наблюдения проводят в 8 и 20 ч. При незначительных колебаниях уровня ограничиваются од­ носрочными наблюдениями— в 8 ч утра. Дополнительные наблю­ дения во время половодья и дождевых паводков проводят через равные промежутки времени между сроками наблюдений. По мак­ симальным рейкам на горных реках отсчеты делают ежедневно; по минимальным рейкам — после низкой межени.

Производство наблюдений. В установленный срок производят отсчет уровня по ближайшей к урезу воды свае.

Водомерную рейку устанавливают отвесно над шляпкой гвоздя острым ребром против течения или волны. В случае вол­ нения по рейке делают два отсчета — по гребню и основанию

192

волны. Из обоих отсчетов берут средний. Если уровень опускается ниже головки сваи (свая обсыхает), то перед тем, как перейти на ближайшую затопленную, не менее двух раз производят одновре­ менно наблюдения по двум соседним сваям.

При наличии самописцев уровня записи на ленте периодически сверяют с данными водомерного поста. Данные наблюдений водо­ мерного поста заносят в книжку и одновременно делают засечку на ленте лимниграфа, куда записывают дату, срок и наблюденную высоту уровня. Такие же записи делают при установке и снятии ленты.

Рис. 95. Ледомерные рейки.

Из визуальных наблюдений записывают следующие: состояние погоды (ясно, пасмурно, ветер слабый, умеренный, сильный, очень сильный, по течению, против течения), -состояние реки выше и ниже поста, открытие плотин, мутность воды. Зимой и весной ве­ дут наблюдения за состоянием реки: появились ли шуга, забереги, подвижки льда, сало. Фиксируют начало и конец ледохода, ледо­ става, наличие полыней, заторов и зажоров.

Для измерения толщины льда вырубают лунки размером 40 X X 70 см на расстоянии 2 м от последней сваи и посредине реки. В лед заподлицо вмораживают две дощечки (рис. 95 а). Так как лед намерзает снизу, то его толщину измеряют специальной ледо­

касается нижней не намерзшей поверхности льда. После отвесной установки рейки движок 2 опускают на дощечки 3 проруби и закрепляют в таком положении. Затем рейку вынимают и снимают отсчет по нижней грани движка. В журнал запи-

сывают толщину льда и его строение (плотный, кристаллический, ■ снеговой).

В свежевырубленных лунках, где наростов льда нет, можно пользоваться рейкой, показанной на рис. 95 б.

Одновременно с толщиной льда отсчитывают уровень воды по ледомерной рейке. Отсчет положительный, если уровень воды стоит в лунке или поднимается выше нее, и отрицательный (красные де­ ления), когда уровень воды ниже кромки льда.

Помимо толщины льда и уровня воды, измеряют толщину шуги, если она есть. Температуру воды определяют водным термомет­ ром, имеющим металлическую оправу со стаканчиком на нижнем конце. При измерении температуры оправа должна быть по­ крыта водой. Продолжительность выдержки термометра в воде 3 мин.

Температуру воздуха измеряют термометром-пращом. Для этой цели термометр вращают над головой с помощью привязанного к нему шнура в течение 3 мин.

Данные наблюдений записывают в полевую книжку, один эк­ земпляр которой пересылают в управление гидрометеорологиче­ ской службы или ведомство, которому принадлежит пост.

Проверка, ремонт и перенос поста на другое место. Указания по уходу за водомерным постом изложены в специальной инструкции. При эксплуатации поста возможно нарушение отметок свай и реек после вскрытия реки, во время ледохода и при прохождении вы­ соких вод, при выпучивании и осадке грунта. Поэтому проверку отметок сооружений желательно проводить минимум два раза до паводка и после него. При проверке нивелируют постоянные сваи, рейки, репера, временные сваи, установленные наблюдателем, и створ до уровня высоких вод. Контролируют регулярность и пра­ вильность наблюдений. Результаты выполненных при проверке ра­ бот заносят в журнал и в паспорт водомерного поста.

При ремонте водпоста нумерацию свай не меняют. При замене на сваи ставят прежний номер, добавляя букву «о».

Водпост переносят на новое место, если производство наблю­ дений за уровнями становится нерациональным. Это делают в следующих случаях: а) существует угроза разрушения постовых устройств (вследствие подмыва берега); б) основное русло заиляется и превращается во второстепенный поток; в) русло блуж­ дает; г) дно изменяется в результате землечерпания; д) строя г гидросооружения, из-за которых невозможно учитывать сток в су­ ществующем створе.

При переносе поста следует произвести привязку реперов ста­ рого и нового постов, определить падение уровня между ними. Отметку нуля графика нового поста назначают, как и для старого поста, с поправкой на падение уровня.

Если падение уровня на участке между постами превышает 5—10 см, то в течение полугода на обоих постах ведут одновре­ менные наблюдения, охватывающие полностью фазы паводка и межени.

194

53. Обработка водомерных наблюдений

Первичная обработка водомерных наблюдений. Данные наблю­ дений за уровнями должны ежедневно обрабатываться наблюда­ телем поста. Все отсчеты приводят к нулю графика. Для этого к отсчету по той или иной рейке или свае прибавляют разность высот между головкой сваи и нулем графика. Например, на свае сделан отсчет 34 см. Превышение сваи над нулем, т. е. приводка, составляет 2,36 м. Следовательно, наблюденный уровень над нулем графика равен 34 + 236 = 270 см.

Превышение свай над нулем графика не является постоянной величиной. Высотное положение свай может меняться вследствие повреждения их ледоходом, сплавом леса и т. д. Контрольные же

Рис. 96. Условные обозначения.

нивелировки проводят до и после происшедших изменений. По­ этому при обработке наблюдений необходимо по записям в жур­ налах установить дату изменения приводок, а новые приводки относят к этим датам. ,

Если наблюдения производятся один раз в сутки, то эти дан­ ные переносятся и в сводную ведомость. Если же наблюдения ведутся несколько раз, то вычисляются среднеарифметические их значения. По средним суточным данным вычисляются средние ме­ сячные и средние годовые уровни.

Всводных годовых таблицах (см. табл. 51) фазы зимнего ре­ жима выражают условными обозначениями (рис. 96).

Впримечаниях к ведомости записывают особые явления — слу­ чаи пересыхания, промерзания реки выше и ниже поста, заторы,

забор воды на орошение и т. д.

По приведенным данным строят график колебаний уровней (см. рис. 98). Кроме уровней, на график наносят температуру воды, нарастание толщины ледяного покрова и другие наблюден­ ные данные. Если на реке два или больше постов, можно на одном чертеже поместить совмещенные графики уровней на всех постах. На одном листе можно вычертить графики за несколько лет.

Обработку наблюдений самописцев уровней выполняют сле­ дующим образом. Ленту разбивают на отрезки, число которых за­ висит от характера изменения уровней. При частых колебаниях уровня учитывают впадины, места изменения интенсивности нара­ стания и спада. По ближайшим засечкам на ленте, сделанным во время наблюдений, устанавливают фактическую .продолжитель-

ность между ними (по данным записи наблюдателя) в часах и минутах и отсчитанный промежуток времени по масштабу ленты.

Обнаруженную погрешность распределяют между этими засеч­ ками. Таким же путем вносят поправки и в уровни воды, зареги­ стрированные самописцем. На основании этих данных составляют ведомость уровней.

Восстановление недостающих уровней воды. Очертания совме­ щенных графиков уровней для водомерных постов одной и той же реки очень схожи между сооой, особенно если эти посты находятся на близком расстоянии. Ход графика нарушается, если в промежутке между постами вода расходуется

разделив расстояние между постами .на продолжительность добегания, или, что то же, на сдвиг этих точек по времени. Уровни

Пользуясь соответственными уровнями, можно составить гра­ фик связи между ними (рис. 97). По этому графику по уровням одного поста можно восстановить недостающие уровни другого поста.

Графики служат и для прогноза уровней нижерасположенного поста по наблюденным уровням верхнего поста.

В опросы д л я самопроверки

1.Назовите виды гидрологических станций и постов. Каковы их задачи?

2.Как устроены различные виды водомерных постов? Чем обусловливается то или иное устройство водомерного поста?

3.Что такое нуль наблюдений и нуль графика?

6.Какие вы знаете водомерные устройства и приборы для обычных и точ­ ных наблюдений?

7.Какова схема работы самописца уровней?

8.Как определяют уклон поверхности воды?

9.Какие основные требования предъявляют к участку реки при устройстве водомерного поста и рабочего створа?

10.Как проводят съемку участка реки для устройства водомерного поста?

11.Как оборудовать створ для измерения расходов воды?

12.Как производят водомерные наблюдения?

196

13.Как измеряют толщину льда на водомерном посту?

14.В чем заключается обработка водомерных наблюдений?

15. Какие уровни называются соответственными и как они используются при восстановлении недостающих наблюдений?

Лабораторно-практические занятия

Упражнение 26. Обработать материалы наблюдений за уров­ нем воды.

Требуется: 1) построить график колебаний уровней; 2) соста­ вить таблицы и 3) построить графики повторяемости (частоты) и продолжительности стояния (обеспеченности) уровней воды.

Да но : ежедневные уровни воды над нулем графика р. Псел у с. Запселья за. 1955 г. (табл. 51).

(дни), по вертикальной оси — соответствующие им значения уров­ ней над нулем графика в сантиметрах. Масштаб для оси уровней принимают в зависимости от годовой амплитуды, руководствуясь данными табл. 52.

Годовая амплитуда колебания уровня воды составляет 554 —

— 6 6 = 488 см. На чертеже показаны фазы зимнего периода (ус­ ловными обозначениями по рис. 96), высший и низший годовые уровни и отметка нуля графика водомерного поста.

2. Для составления таблиц и построения графиков повторяе­ мости (частоты) и продолжительности стояния (обеспеченности) уровней воды всю амплитуду колебания средних суточ'ных уровней

197

■подсчитываем дни стояния уровней принятых интервалов. Резуль­ таты записываем в графу 2 .

Просуммировав число дней стояния уровней какого-либо ин­ тервала за все м.есяцы, получим число дней стояния за год. Общее

198

Т а б л и ц а 53

Повторяемость (частота) и продолжительность (обеспеченность) стояния уровней

число дней стояния уровней по всем интервалам за год должно равняться числу дней в году, т. е. 365. Полученные значения по­ вторяемости уровней по каждому интервалу в днях выражаем в процентах.

Сумма повторяемости должна равняться 100%. По данным по­ вторяемости (частоты) уровней вычисляем продолжительность их стояния (обеспеченность). Для этого последовательно суммируем все повторяемости стояния уровней в днях или в процентах, начи­ ная с наивысшего. Например, продолжительность стояния (обес­ печенность) уровня 460 см равна 17 дням, или 4,7%. Другими сло­ вами, уровни воды от 460 см над нулем графика и выше наблюда­ лись в году 17 дней, или 4,7%. В остальные 348 дней (или в 95,3%) уровни были ниже 460 см.

Очевидно, для самого низшего уровня (в нашем примере 6 6 см) обеспеченность равна 365 дням, или 100%.

199

3. На основании табл. 53 строим графики повторяемости и про­

ряемости и продолжительности стояния в днях или в процентах. Шкалу процентов строим под шкалой дней. При этом точки 0 и 1 0 0 шкалы процентов соответствуют точкам 0 и 365 шкалы дней. Промежуточные точки шкалы процентов определяем прямолиней­ ной интерполяцией.

Рис. 99. Графики повторяемости (слева) и продолжительности стояния (справа) уровней воды р. Псел у с. Запселья за 1955 г.

При построении графиков значения повторяемостей отклады­ ваются против середин интервалов уровней, а значения продол­ жительности— против нижних границ их. Нанесенные таким об­ разом точки соединяют между собой прямыми линиями.

ТЕМА 15. ПРОМЕРНЫЕ РАБОТЫ ПРИ СЪЕМКЕ РЕК И ВОДОХРАНИЛИЩ

54. Производство промерных работ

Промеры дают возможность выявить глубины, препятствующие судоходству, рельеф дна — наличие плесов и перекатов, бродов и т. д. При повторных промерах выявляют изменения рельефа дна:

200

произошли ли размывы и намывы. Рельеф дна учитывают при проектировании водозаборов для орошения и водоснабжения, во­ доприемников при 'Осушении. При измерении расходов воды про­ меры производят для определения площади водного сечения.

Приспособления и устройства для промеров. При производстве промеров в зависимости от глубин и скоростей течения воды при­ меняются различные приборы. Небольшие глубины замеряют водо­ мерной рейкой. Для измерения глубин до 7— 8 м при относительно

7

I

5

I

3

I

/

В

4—б см; 10-сантиметровые деления наметки окрашены попере­ менно красной и белой краской. Если дно илистое, наметку снаб­ жают диском (диаметром 20—25 см) —поддоном, который преду­ преждает погружение наметки в илистое дно.

Л о т представляет собой чугунный или свинцовый груз, подве­ шенный к размеченному шнуру или лотлиню. Лоты имеют различ­ ную маосу и форму в зависимости от скорости течения воды. На озерах и водохранилищах применяют лот на 0,5 кг (рис. 101), а

201