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

в нижшою поверхность шуги. В этот момент по рейке делается от­ счет на уровне воды в лунке. Для извлечения рейки из шуги ее опускают вниз, натягивают трос, планка приводится в вертикаль­ ное положение, н рейка вынимается.

Ш у г о м е р н а я п л а н к а Г р о ш е в а (рис. 29) применяется при значительной плотности шуги и при большой глубине ее по­ гружения. Планка состоит из чугунной пластины с заострен­

на расстоянии 150—180 см от планки прикреплено железное кольцо,

Затем планка медленно поднимается до упора в нижнюю поверх­ ность шуги и по меткам, нанесенным на тросе, измеряется глубина

Шугомерная рейка-шест и планка Грошева не обеспечивают достаточную точность определения толщины шуги, так как при из­ мерении нижний слой шуги неизбежно уплотняется. В результате толщина шуги оказывается уменьшенной на 10—20%. Более точно граница залегания шуги определяется специальной шугомерной рейкой со звуковым индикатором.

Ш у г о м е р н а я р е й к а (ГР-85) состоит из шугоосязателя, или датчика 1, полупроводникового усилителя звуковой частоты 2, двухжильного шнура 3, соединяющего датчик с усилителем, теле­ фонных наушников 4 и двух комплектов упорной штанги 5 общей

длиной 6 м (рис. 30).

В корпусе датчика укреплен индуктор, имеющий магиитопровод 7 и постоянный магнит 5 с -обмоткой 9. В зазоре магнитопро-

вода закреплен в резиновой прокладке отрезок стальной прово­ локи, оба конца которой выступают на 5 см в виде усов из боков датчика. При работе датчик надевается на штангу и при помощи винта 6 крепится к ее нижнему концу.

Усилитель звуковой частоты собран на полупроводниках и содержит три каскада усиления. Источником электрического

62

в лунку, при этом проволочные «усы» скользят по стенкам лунки

возникают электрические колеба­ ния звуковой частоты, которые после их усиления поступают в на­ ушники. По характерному шуму в наушниках определяется ниж­ няя граница ледяного покрова и шуги. Глубина погружения отсчитывается по делениям на штанге от уровня воды в лунке или от поверхности льда.

Производство наблюдений. На­ блюдения начинаются с измере­ ния высоты снега в трех-четырех точках, расположенных в непо­ средственной близости от наме­ чаемой лунки. Отсчеты произво­ дятся с точностью до 1 см, за окончательный результат прини­ мается средняя величина из всех измерений. После этого снег счи­ щается и определяется характер поверхности ледяного покрова: гладкая, неровная, нагроможден­ ная. Затем во льду пробивается

лунка и измеряется общая толщина льда, глубина погруженного льда и шуги.

§ 22. Наблюдения за продольным уклоном водной поверхности

Продольным уклоном водной поверхности называется отноше­ ние величины падения уровня АН на некотором участке к длине

участка L:

/ = 4 ^ . (в)

Уклон реки обычно выражается в виде десятичной дроби или в промилле (%0). Например, величина падения уровня воды на участке длиной 500 м составляет 0,12 м, уклон в этом случае будет

0 12

равен -щ- =0,00024, или 0,24%о, т. е. на 1 км длины реки падение

составляет 0,24 м.

Сведения о продольном уклоне водной поверхности необхо­ димы для решения ряда задач, связанных с гидрологическими

63

расчетами. Особенно важны данные об уклонах для постов, учиты­ вающих сток воды и расположенных на участках рек с переменным подпором. В этом случае расход воды будет зависеть не только от высоты уровня, но и продольного уклона водной поверхности.

Наблюдения за продольным уклоном производятся на участке реки с однообразным уклоном водной поверхности. На равнинных реках участок для уклонных наблюдений назначается, как пра­ вило, на том же берегу, на котором расположен основной водомер­ ный пост, а на горных реках с неровными (в плане) скальными бе­ регами и извилистой береговой линией — на обоих берегах.

Для выбора участка наблюдений за уклоном производится по­ левое обследование и нивелирование мгновенного продольного профиля водной поверхности. В процессе обследования выявля­ ются участки с однообразным уклоном и места с переломом про­ филя водной поверхности (перекаты, перепады и т. д.).

Во всех характерных местах, а на участках с однообразным уклоном через равные расстояния (50—100 м) одновременно за­ биваются колья вблизи урезов вровень с поверхностью воды. Ни­ велированием от ближайшего репера определяются отметки верха кольев, которые представляют собой отметки уровня воды. По этим данным составляется продольный профиль водной поверхности, вычисляются значения уклонов и назначается участок для наблю­ дений за уклоном.

Нивелирование продольного профиля водной поверхности сле­ дует производить дважды — в период весеннего половодья и во время летней межени, так как в зависимости от очертаний русла в плане, характера берегов и шероховатости участки с однообраз­ ным уклоном в различные фазы режима уровней могут быть раз­ ной протяженности.

Наблюдения за уклоном могут производиться ежедневно или эпизодически. При наличии переменного подпора и в периоды за- торно-зажорных колебаний уровня уклон измеряется ежедневно, а в остальных случаях — эпизодически (четыре-пять раз на подъ­ еме и спаде половодья и три-четыре раза при ледоставе и в ме­ жень).

При необходимости ежедневных наблюдений на концах выбран­ ного участка устраиваются два водомерных поста — верхний уклонный и нижний уклонный. Обычно уклонные посты свайного типа; реперы обоих постов связываются в одной системе высотных отметок с репером основного водомерного поста. Отметки нулей графиков уклонных постов назначаются одинаковыми с отметкой нуля графика основного поста.

Для эпизодических измерений вместо оборудования уклонных постов на концах участка устанавливаются лишь реперы, от кото­ рых производится нивелирование уровня воды по урезным ко­ лышкам, забитым вровень с поверхностью воды. При волнении колышки следует устанавливать в специально вырытых канавках. Разность отметок верхнего и нижнего по течению колышков дает величину падения уровня на участке.

64

Если длина участка не превышает 200 м, уклон определяется нивелированием урезных колышков с установкой инструмента по­ средине.

§23. Обработка материалов водомерных наблюдений

Всостав обработки материалов водомерных наблюдений вхо­

дит:

1 ) обработка полевых книжек для записи водомерных наблю­

дений; 2 ) построение комплексного графика результатов гидрометеоро­

логических наблюдений и совмещенных графиков колебаний уровня воды по ряду постов и анализ графиков;

3) составление таблиц «Ежедневные уровни воды», «Темпера­ тура воды», «Толщина льда», помещаемых в гидрологические еже­ годники.

О б р а б о т к а к н и ж к и д ля з а п и с и в о д о м е р н ы х н а - б л юд е н и й . «Книжка водомерных наблюдений» обрабатывается наблюдателем поста и по окончании месяца высылается им на гид­ рологическую станцию, где производится тщательный просмотр полевых записей с целью установления полноты и качества на­ блюдений и выполняется сплошная проверка произведенных на­ блюдателем вычислений. О всех обнаруженных в наблюдениях и вычислениях ошибках необходимо сообщить наблюдателю и дать указания по их устранению.

Проверка книжек начинается с установления правильности приводок нулей наблюдений. Для этого отметки и приводки голо­ вок свай и нулей реек, полученные по последней контрольной ни­ велировке, сравниваются с отметками и приводками предыдущих нивелировок. При этом могут наблюдаться следующие случаи изменения отметок головок свай или нулей реек.

1 . Отметки нулей наблюдений поданным последней нивелировки

изменились по сравнению с исходной нивелировкой не более чем на 10 мм. В этом случае приводки не меняются.

2 . Отметки нулей наблюдений между двумя контрольными ни­

велировками изменились в пределах 10—20 мм. В этом случае но­ вая приводка принимается с даты последней контрольной ниве­ лировки.

3.Отметки нулей наблюдений изменились на 20 мм и более.

Вэтом случае производится интерполяция приводок, заключаю­ щаяся в установлении даты (между контрольными нивелиров­ ками) возможного изменения высотного положения нулей наблю­ дений. С этой даты и принимается новая приводка.

Для определения дат изменения приводок нужно тщательно просмотреть книжки водомерных наблюдений, обратив внимание на записи наблюдателя о случаях повреждения постовых уст­ ройств. При наличии таких записей новые приводки принимаются с даты повреждения. При отсутствии записей о повреждении по­ стовых устройств следует обратить внимание на случаи, когда

изменения высотного положения нулей наблюдений были наиболее вероятны — на периоды ледохода, интенсивного сплава леса, при­ чал плотов и судов вблизи водомерного поста.

Если в период между нивелировками вероятно постепенное из­ менение постовых устройств (например, вследствие выпучивания или оседания свай), то приводки находятся путем прямолинейной интерполяции между датами нивелировок.

После проверки приводок все отсчеты высоты уровня приво­ дятся к нулю графика водомерного поста. Уровень воды над нулем графика вычисляется путем сложения отсчета по переносной рейке (на свайном посту) или по постоянной рейке (на реечном посту) с приводкой. Например (рис. 31 б), отсчет высоты уровня по свае № 9 составляет 37 см, приводка сваи равна‘ 6 8 см. Следовательно, высота уровня воды над нулем графика будет равна 37 + 6 8 =

= 105 см.

Рис. 31. Схема к вычислению высоты уровня над нулем графика.

Если измерение уровня производилось по свае, головка которой вышла из воды, то для получения высоты уровня над нулем графика необходимо из величины приводки вычесть отсчет по рейке.

По вычисленным значениям уровней за отдельные сроки вычис­ ляются средние суточные уровни воды. При наблюдениях через равные интервалы времени средний уровень за сутки вычисляется как среднее арифметическое из значений высоты уровня за все сроки наблюдений. При неравных промежутках времени между сроками наблюдений средний суточный уровень вычисляется при помощи суточного графика колебаний уровня воды. По значениям средних суточных уровней вычисляется средний уровень за месяц. Затем из всех срочных и дополнительных измерений уровня выби­ раются высший и низший уровни за месяц. Справа от значений средних суточных уровней отмечаются виды ледяных образований следующими условными знаками: ) — забереги, : — сало, X — шу-

66

вводятся инструментальные поправки; 2 ) вычисляется средняя температура воды за сутки как среднее

арифметическое из исправленных значений температуры за 8 и 2 0 часов;

3)вычисляется средняя декадная температура и средняя за

месяц;

4)из всех значений температуры выбирается наибольшее за

месяц.

Обработка результатов измерений толщины снега, льда и шуги заключается в вычислении средних арифметических значений из наблюдений в трех лунках.

Рис. 33. Условные обозначения фаз ледового режима.

/ — сало, 2 — забереги, 3 — сало при заберегах, 4 — редкий шугоход, 5 — шугоход, 6 — редкий ледоход, 7 — ледоход, 8 — непо­ движный ледяной покров, 9 — вода течет поверх льда, 10 — за­ краины и лед подняло, 11 — дата зажора или затора, 12 — дата подвижки льда.

Результаты визуальных наблюдений самостоятельно не обраба­ тываются; сведения о них используются при анализе материалов наблюдений для оценки точности измерения высоты уровня и при

м е щ е н н ы х г р а ф и к о в к о л е б а н и й у р о в н я воды. Ком­ плексный график результатов гидрометеорологических наблюдений представляет собой графическое изображение хода элементов гид­

объемом гидрологических наблюдений, кроме указанных элемен­ тов, на график наносится гидрограф по средним суточным расхо­ дам воды, график колебаний единичных мутностей, переходных коэффициентов (Кзар и Кэим), значения продольного уклона водной поверхности. На графике колебаний уровня условными знаками

отмечаются даты измерений расходов воды, взвешенных и донных наносов; даты выполнения других видов работ отмечаются внизу чертежа. Над графиком колебаний уровня условными обозначе: ниями (рис. 33) отмечаются в виде полосы шириной 4 мм фазы ледового режима. Комплексный график строится постепенно, в те­ чение всего года, по мере поступления с постов книжек водомерных наблюдений. Такое построение дает возможность своевременно вы­ явить ошибки в наблюдениях и обработке материала и принять срочные меры к их устранению.

Сведения об осадках и температуре воздуха для построения графиков берутся по наблюдениям на ближайшей метеорологиче­ ской станции.

Комплексный график является важным техническим докумен­ том гидрологического поста и служит для анализа результатов на­ блюдений за уровнем воды, ледяными образованиями и другими элементами гидрологического режима.

В процессе анализа на графике прослеживается ход изменения всех гидрометеорологических элементов и определяется степень их согласованности. Обычно изменение в ходе одного элемента должно подтверждаться соответствующим изменением и других элементов. Например, повышение уровня воды должно подтверж­ даться выпадением осадков или увеличением толщины льда, осо­ бенно на малых реках. Увеличение толщины льда должно быть следствием понижения температуры воздуха или уменьшения вы­ соты снега на льду и т. д.

Во всех случаях несогласованности хода отдельных элементов должны быть выявлены причины, нарушающие взаимную связь анализируемых элементов.

Для анализа согласованности хода уровня и ледяных образо­ ваний по длине реки строятся хронологические графики колебаний уровня воды, совмещенные по ряду постов, расположенных на од­ ной реке. Для удобства анализа графики, относящиеся к группе постов одной реки, следует строить на одном листе, располагая их на чертеже сверху вниз так, как размещены посты по течению реки. Шкала времени для всех графиков назначается общей, а масштаб уровней одинаковым. Над графиком колебаний уровня для каждого поста условными знаками отмечаются виды ледяных образований.

При анализе совмещенных графиков выясняется согласован­ ность хода уровня и ледяных образований между соседними по­ стами, прослеживается развитие и затухание паводков по длине реки, определяется характер колебаний уровня в меженный период

быть согласованным, т. е. повышение уровня на вышерасположенном водомерном посту должно вызывать повышение уровня на нижерасположенном посту; так же должны согласовываться и все по­ нижения уровня. Причинами несоответствия могут быть: а) крат­ ковременный ливень в районе одного какого-либо поста, давший

68