книги из ГПНТБ / Орлова, В. В. Гидрометрия учебник

наблюдений служит нуль рейки, а на свайном — головка сваи. Каждая свая или рейка имеет свой нуль наблюдений, высотное положение которого с течением времени может измениться.

Чтобы можно было сопоставить уровни, измеренные по различ­ ным сваям (рейкам), и выяснить характер их колебаний за дли­ тельный период, все наблюденные значения высоты уровня приво­ дятся к нулю графика поста.

Н у л е м г р а ф и к а п о с т а называется горизонтальная плос­ кость, к которой как к нулевой поверхности приводятся отсчеты высоты уровня. Чтобы не было отрицательных значений уровня, отметка нуля графика назначается приблизительно на 0,5 м ниже самого низшего уровня.

Высотное положение нуля графика устанавливается при уст­

и нулей реек и затем из этих отметок вычесть высоту нуля гра­ фика Н0 (рис. 18). Высота уровня воды над нулем графика равна

сумме отсчета по рейке над нулем наблюдений и приводки. Если высоту уровня нужно выразить в системе высот государственной геодезической сети, то к высоте уровня над нулем графика нужно прибавить отметку нуля графика или к отметке сваи (нуля рейки) прибавить отсчет по рейке над нулем наблюдений.

Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я

ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО НАБЛЮДЕНИЙ НА ВОДОМЕРНОМ ПОСТУ

§12. Выбор участка реки

Всостав работ при организации стационарных гидрологиче­ ских наблюдений входит: 1) выбор и съемка участка реки, 2) уст­ ройство и оборудование водомерного поста, 3) наем и инструкти­ рование наблюдателя, 4) открытие поста.

40

Участок реки для производства гидрологических наблюдений должен быть таким, чтобы режим реки в этом месте был харак­ терным для достаточно большого района.

На равнинных реках участок должен быть прямолинейным на протяжении примерно пятикратной ширины реки, с однообразными по длине реки шириной, глубиной и продольным уклоном водной поверхности, с правильной корытообразной формой профиля по­ перечного сечения.

Берега и русло реки должны быть устойчивыми и свободными от водной растительности. Желательно, чтобы на участке отсутст­ вовали пойма, протоки, рукава, которые усложнят производство работ по учету стока воды. Если невозможно найти участок без поймы, то следует выбирать такой, где пойма наименее широкая, ровная и свободная от кустарниковой и древесной растительности.

На участке гидрологического поста, а также ниже него не дол­ жны впадать крупные притоки, находиться искусственные сооруже­ ния (плотины, мосты), неустойчивые перекаты и острова, которые могут вызвать переменный подпор, косоструйность течения, заторы

изажоры льда. Течение должно наблюдаться по всей ширине реки

инаправление его должно быть по возможности параллельным берегам. Зимой река должна покрываться сплошным ледяным по­

кровом. На участке водомерного поста не должно быть пристаней и лесных бирж, сбросов промышленных отходов и канализацион­ ных вод.

На горных реках участок реки в дополнение к указанным выше условиям необходимо назначать выше порогов и стремнин, там, где течение сравнительно спокойное, русло реки не загромождено камнями и наиболее устойчиво.

Во всех случаях, где это возможно, водомерный пост следует устраивать посредине участка, в месте, защищенном от ледохода н лесосплава, на устойчивом, не слишком крутом и не очень по­ логом берегу; наиболее удобны берега средней крутизны (20—30°).

При выборе участка реки следует особо учитывать близость населенных пунктов, средств сообщения и почтово-телеграфной связи.

П о л е в ы е работы. Выбор участка реки для организации стационарных гидрологических наблюдений производится путем рекогносцировочного обследования. Перед выездом на обследо­ вание необходимо по литературным и архивным материалам озна-. комиться с намеченным районом. В результате собранных сведе­ ний назначается несколько участков, а затем в процессе полевых работ выбирается один из них, наиболее пригодный для произ­ водства наблюдений.

Рекогносцировочное обследование, как правило, производится дважды — в летнее время (при низком стоянии уровня), когда съемку участка можно произвести с наибольшей подробностью, выяснить рельеф русла, поймы, растительность, грунты и т. п., и во время весеннего половодья. Второе обследование обязательно для участков поста, имеющих широкую пойму. Производится оно

41

с целью выяснения особенностей режима реки при высокой воде и больших скоростях течения (наличие переменного подпора, за­ торных колебаний уровня и пр.).

При обследовании выполняются следующие работы: 1) общий осмотр участка; 2) глазомерная съемка участка с промерами глу­ бин и измерениями скоростей течения и продольных уклонов вод­ ной поверхности; 3) выяснение основных характеристик гидроло­ гического режима путем опроса местных жителей и непосредствен­ ных наблюдений.

Впроцессе осмотра необходимо выяснить: а) очертание русла

вплане (извилистое, прямолинейное); б) наличие поймы, проток, рукавов, перекатов, островов, сужений русла; в) степень устойчи­ вости и зарастаемости русла и берегов и их грунты; г) строение берегов, их высоту и крутизну; д) общий характер течения на уча­ стке (равномерность, косоструйность, наличие водоворотов, обрат­ ных течений, заводей); е) наличие источников переменного под­ пора и степень их влияния.

Одновременно с выяснением перечисленных особенностей уча­ стка реки отыскиваются и закрепляются метки высшего уровня воды. Осмотр участка следует сопровождать фотографированием и схематическими зарисовками.

Помимо непосредственных наблюдений, производимых в про­ цессе общего осмотра участка, необходимо путем опроса местных жителей выяснить основные характеристики гидрологического ре­ жима реки: характер весеннего половодья и паводков, условия вскрытия и замерзания, устойчивость берегов и русла.

Очень важно при осмотре выявить возможные естественные и искусственные причины переменного подпора и определить даль­ ность его распространения. Переменный подпор нарушает естест­ венный режим реки, и поэтому изменение уровня и продольного уклона водной поверхности в этом случае зависит не только от колебаний водности, но и от действия источника переменного под­ пора. Производство гидрометрических наблюдений и обработка полевого материала в условиях переменного подпора значительно усложняются, что особенно сказывается на учете стока воды.

Естественными причинами возникновения переменного подпора могут быть: 1) колебания уровня водоприемника (реки, озера, моря) или впадающего ниже участка крупного притока; 2) пере­ менное стеснение русла льдом или сплавляемым лесом, а также в результате зарастания русла водной растительностью; 3) нали­ чие ниже по течению переката или деформации русла.

Переменный подпор может возникнуть и в результате работы искусственного сооружения, расположенного ниже участка. Если на намеченном для устройства водомерного поста участке может возникать переменный подпор, то необходимо определить даль­ ность его распространения и участок выбрать за его пределами.

Дальность распространения подпора от гидротехнических со­ оружений может быть выяснена из проекта сооружения или путем опроса лиц, обслуживающих сооружение. При отсутствии этих

42

сведений расстояние, на которое распространяется подпор, при­ ближенно вычисляется по формуле (рис. 19)

где L — дальность распространения подпора в километрах; h0—

средняя глубина при отсутствии подпора в метрах; / — средний уклон водной поверхности при отсутствии подпора. (Если данные об уклоне отсутствуют, то значение его может быть определено нивелированием уровня воды на участке за пределами подпора пли уклон водной поверхности заменяется осредненным значением уклона дна реки.); z — вели­

чина подпора (разность уров­ ней верхнего и нижнего бьефов); а — коэффициент, за­ висящий от отношения z/h0.

Значения его приведены в табл. 2.

Выбрать участок, где бы полностью отсутствовал пере­ менный подпор, не всегда быменный подпор, не всегда бывает возможно; в таких случаях нужно найти место,

где подпор выражен наиболее слабо и действие его проявляется непродолжительное время.

Т а б л и ц а 2

П о л у и н с т р у м е н т а л ь н а я с ъ е м к а у ч а с т к а п о с т а выполняется непосредственно после выбора участка реки. На боль­ ших реках со сложным рельефом русла и поймы выполняется бо­ лее точная инструментальная съемка.

Границы съемки по ширине определяются отметками, на 0,5 м

назначается равной пятикратной ширине реки (но не менее 100 м), а для более широких рек — не меньше двух-трехкратной ширины реки.

В состав полуинструментальной съемки входят следующие ра­ боты: 1) проложение магистрали и разбивка поперечных и про­ мерных профилей, 2) нивелирование магистрали и поперечных профилей, 3) промеры глубин, 4) нивелирование мгновенного про­ дольного профиля водной поверхности, 5) определение направле­ ния и величины скорости течения, 6) съемка ситуации.

По материалам съемки составляется план участка поста (рис. 20), к которому прилагаются поперечные профили, вычерченные

43

Рис. 20. План участка поста.

на миллиметровой бумаге, и описание участка реки. Описание участка должно содержать сведения об основных чертах гидроло­ гического режима реки, физико-географическую характеристику участка, хозяйственное использование водного объекта, краткую характеристику водохозяйственных и гидротехнических сооруже­ ний, расположенных вблизи участка и оказывающих влияние на режим реки, и т. д.

§ 13. Устройство, оборудование и нивелирование водомерного поста

На основании материалов рекогносцировочного обследования участка реки устанавливается наиболее рациональный для дан­ ных условий тип поста (свайный, реечный, передаточный и др.), составляется его проект, заготавливаются строительные материалы

домерного поста.

Чтобы правильно разместить постовые устройства на местности, необходимо предварительно спроектировать их на поперечном про­ филе, на который наносятся значения высшего и низшего уровней. На профиле размещаются реперы и водомерные устройства (сваи, рейки), назначается отметка нуля графика. Местоположение по­ стовых устройств с профиля переносится на местность и закрепля­ ется прадварительно колышками. Затем в запроектированных ме­ стах устанавливаются сваи, рейки. Прежде всего закладываются реперы, имея в виду, что к концу работ грунт даст необходимую усадку и можно будет произвести высотную привязку к реперам государственной геодезической сети.

Высотная привязка реперов поста к государственной высотной сети при длине хода до 50 км выполняется нивелированием IV класса, а свыше 50 км — нивелированием III класса.

Нивелирование водомерного поста производится с целью опре­ деления высотного положения нулей наблюдений относительно ре­ перов и нуля графика. Нивелирование при устройстве поста ве­ дется от основного репера через контрольный. При последующих (контрольных) нивелировках допускается нивелирование произво­ дить непосредственно от контрольного репера, отметка которого проверяется по основному реперу один раз в год.

Нивелирование поста ведется в два хода, и, как правило, оба хода должны начинаться от репера. Если берега крутые, второй ход можно вести в обратном направлении — от уреза воды к кон­ трольному реперу.

Контрольное нивелирование постовых устройств производится в следующие сроки:

45

а) для постов, у которых за ряд прошлых лет отметки не из­ менялись, один раз в год перед паводком;

б) при неустойчивом высотном положении постовых устройств два-три раза в год — перед замерзанием, перед вскрытием и в лет­

вине лета (в период наибольшего оттаивания грунта) и в первой половине зимы, после того как грунт промерзнет на значительную глубину

При нивелировании свайного водомерного поста определяются отметки головок свай, расположенных выше уровня воды, и однойдвух свай, находящихся под водой.

При нивелировании реечного поста определяются отметки ну­ лей всех постоянных реек. Нивелирная рейка может быть постав­ лена на верхний обрез постовой рейки или на гвозди, забитые на целых дециметровых делениях или на нуле рейки. Если к рейке подойти невозможно, то ее отметка определяется следующим обра­ зом. Вблизи уреза забивается колышек вровень с поверхностью воды и одновременно делается отсчет по рейке. Затем нивелиров­

метки уровня воды и отсчета по рейке.

При нивелировании установки самописца уровня нужно опре­ делить отметки свай и нулей реек внешнего и внутреннего конт­ рольных постов, а также отметку площадки столика самописца.

Нивелирование крючковой рейки производится с целью получе­ ния отметки нуля нониуса. При этом сначала определяется отметка верха рейки. Для этого верхнее деление рейки совмещается с ну­ лем нониуса и нивелирная рейка устанавливается на верх крючко­ вой рейки. Чтобы получить отметку нуля нониуса, нужно из полу­ ченной отметки верха рейки вычесть длину верхней части рейки, не имеющей делений.

При нивелировании передаточного водомерного поста определя­ ется приводка нуля горизонтальной рейки к нулю графика. Для этого нивелированием урезного колышка определяется превыше­ ние уровня над нулем графика и одновременно производится от­ счет по горизонтальной рейке в момент касания грузом поверх­ ности воды. По этим данным вычисляется приводка нуля горизон­ тальной рейки.

Одновременно с нивелированием постовых устройств нивелиру­ ется уровень воды в створе поста по колу, забитому вровень с по­

верхностью воды.

Результаты нивелирования оформляются в виде профиля во­ домерного поста (см. рис. 4), на который наносятся реперы, сваи, рейки, отметки (превышение над нулем графика) и даты высшего, низшего и рабочего уровней воды, положение нуля графика.

Помимо постовых устройств, на каждом водомерном посту дол­ жны быть следующие инструменты и принадлежности: 1) часы;

46

2) уровень (ватерпас) и две рейки длиной 2—4 м для ватерпа­ совки; 3) переносные водомерные рейки; 4) снегомерные, ледомер­ ные и шугомерные репки; 5) водный термометр; 6) фонарь для ве­ черних наблюдений; 7) пешня, ледовый бур, топор, багор, лопата; 8) инструкция по производству наблюдений, книжки для записи водомерных наблюдений; 9) запасные сваи, рейки; 10) лодка и приспособления, облегчающие подход к водомерным устройствам (переносный мостик, сходни).

§ 14. Открытие водомерного поста и уход за постовыми устройствами

Открытие водомерного поста оформляется актом, который со­ ставляется в трех экземплярах в присутствии представителя сель­ ского (поселкового, районного) совета и наблюдателя. В акте оформляется передача сельскому совету реперов и всех водомер­ ных устройств под особую охрану на основании постановления ЦИК и СНК СССР от 7/VIII 1932 г. «Об охране имущества госу­ дарственных предприятий» и постановления Совета Министров

СССР от 4/ХП 1951 г. «Об охране геодезических знаков».

При открытии водомерного поста составляется «Техническое дело поста», содержащее сведения об устройстве поста, составе и

ние «Технического дела» уточняется и дополняется инспектирую­ щим лицом. «Техническое дело», являющееся основным техниче­ ским документом поста, составляется в двух экземплярах и рас­ считано ориентировочно на 10 лет, после чего заполняется новый экземпляр книжки «Техническое дело». К «Техническому делу» прикладываются табличные, графические (план участка поста, профиль водомерного поста, поперечный профиль реки по створу водомерного поста и по гидрометрическому створу) и другие ма­ териалы, характеризующие состояние постовых устройств, приня­ тую методику наблюдений, особенности гидрологического режима реки.

Измерение уровня воды и другие гидрометрические работы вы­ полняются наблюдателем, который нанимается из местных жите­ лей по рекомендациям общественных и административных орга­ низаций.

Наблюдателю следует подробно объяснить следующее: 1) цель и значение гидрометрических наблюдений; 2) устройство водомер­ ного поста; 3) сроки, состав и порядок наблюдений и работ на во­ домерном посту; 4) порядок записи и обработки полевого мате­ риала; 5) адреса подачи информационных телеграмм и отсылки книжек водомерных наблюдений; 6) обязанности по уходу за по­ стовыми устройствами и оборудованием.

Техник, инструктирующий наблюдателя, должен в течение не­ скольких дней лично произвести с ним все наблюдения и записи.

47

К самостоятельной работе наблюдатель допускается только после тщательной проверки его знаний непосредственно на посту.

Для обеспечения систематических и точных наблюдений на во­ домерном посту наблюдатель должен следить за исправностью всех постовых устройств и оборудования. Нельзя допускать вблизи по­

ближайших к поверхности льда свай, предупреждая этим их поврежение во время ледохода. Свая, по которой измеряется высота уровня воды, в зимнее время всегда должна быть очищена ото льда, а лунка покрыта деревянным или соломенным щитком.

В случае повреждения или уничтожения свай (ледоходом, ле­ сосплавом) наблюдатель должен поврежденные сваи исправить (выровнять, подбить), а взамен уничтоженных установить новые. Сваям, установленным взамен уничтоженных, присваиваются но­ мера заменяемых свай. При отсутствии запасных свай допускается установка временных кольев, забиваемых на глубину не менее 1,0 м. Кольям присваивается номер ближайшей верхней сван с ука­ занием расстояния от этой сваи до кола, например: К5 + 2,0.

После установки свай или временных кольев ватерпасовкой определяются их приводки. В случае ремонта какой-либо сван ва­ терпасовка производится два раза — до ремонта и после. О всех повреждениях и изменениях, происшедших на водомерном посту, наблюдатель должен немедленно сообщить на гидрологическую станцию, а в полевую книжку водомерных наблюдений записать дату, причину повреждения постовых устройств, номер новой сваи, ее приводку и дату установки.

§ 15. Инспекция водомерного поста

Для оценки надежности и точности производимых на гидроло­ гическом посту наблюдений и для повышения их качества посты периодически инспектируются. Посты I разряда, как правило, ин­ спектируются один раз в год, посты II и III разрядов — один раз в два года. Помимо плановых инспекций, возможны внеочередные выезды по вызову наблюдателя или при обнаружении недостатков

вего работе.

Взадачу инспекции входит: выяснить, не произошло ли каких-

либо существенных изменений в условиях протекания потока

впределах участка поста; проверить работу наблюдателя, а также состояние постовых устройств, приборов и оборудования.

Во время инспекции выполняются следующие работы.

1.Обследуется участок реки с целью выявления происшедших изменений в режиме потока. Обследованию подлежит возможно больший район вверх и вниз по течению от участка поста. При этом следует установить, не произошли ли какие-либо изменения

вусловиях протекания воды, например, вследствие создания новых гидротехнических сооружений, значительного зарастания русла,

48

образования заторов и зажоров, развития лесосплава, местных обрушений берегов и т. п.

2.Проверяется правильность и своевременность наблюдений и записей, производимых наблюдателем. Для выяснения, насколько правильно ведутся наблюдения на посту, необходимо, чтобы на­ блюдатель в присутствии инспектирующего произвел несколько контрольных измерений и их первичную обработку.

3.Производится осмотр постовых устройств и определяется не­

обходимость их ремонта.

4. Производится контрольное нивелирование водомерного поста и, если требуется, ремонтируются постовые устройства. После ре­ монта водомерный пост снова нивелируется.

Результаты инспекции записываются в соответствующих раз­ делах книжки «Техническое дело», и, кроме того, по каждой инс­ пекции составляются выводы в трех экземплярах. В выводах ука­ зываются недостатки в работе поста и конкретные мероприятия по их устранению.

§ 16. Перенос водомерного поста

Для практических целей и научных выводов длительные и не­ прерывные наблюдения за уровнем воды на одном месте представ­ ляют большую ценность. Поэтому при устройстве водомерного поста необходимо стремиться обеспечить бесперебойную работу на нем в течение неограниченного срока. Однако могут возникнуть причины, в результате которых дальнейшее производство наблю­ дений в данном месте будет нерациональным или невозможным,

иводомерный пост потребуется перенести на новое место. Причинами переноса поста могут быть: а) образование под­

пора от гидротехнических сооружений; б) появление оползней или подмывов берегов, грозящих разрушению постовых устройств; в) выправление русла; г) значительная деформация и зарастание русла, искажающие уровенный режим.

Чтобы сохранить непрерывный ряд наблюдений за уровнем воды, новое место для устройства водомерного поста нужно вы­ брать как можно ближе к старому и увязать показания обоих постов.

Для увязки уровней старого и нового постов необходимо, не прекращая наблюдений на старом посту, установить пост на но­ вом месте и производить одновременные измерения уровня по обоим постам в течение не менее полугода с освещением периодов половодья и межени. Высота нуля графика нового поста сначала назначается произвольно, а затем уточняется по графику связи уровней старого и нового постов. Для построения этого графика используются результаты одновременных наблюдений на обоих постах, при этом по оси ординат откладываются уровни нового поста, а по оси абсцисс — уровни старого поста.

Если режим уровней на обоих постах одинаков, то точки на графике располагаются так, что образуют прямую, проходящую