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

солености составляет 1420—1500 м/с. Примером таких приборов является эхолот РЭЛ-1М, предназначенный для измерения глубин от 0,20 до 20 м с точностью 5— 10 см. Значения измеряемых глу­ бин автоматически регистрируются на специальной электрохими­ ческой бумаге (батиграмме).

Эхолот состоит из трех частей: основного прибора, приемно-от- правптельного устройства и источника питания.

Основной прибор смонтирован в одном корпусе (чемодане) и имеет: 1 ) записывающее устройство; 2 ) ведущий мотор с автома­

тическим регулятором для поддержания постоянного числа оборо­ тов электродвигателя; 3) стрелочный частотомер, непрерывно кон­ тролирующий обороты мотора и устанавливающий их на задан­ ную скорость; 4) блок питания и посылок импульсов; 5) усилитель.

Приемно-отправительное устройство представляет собой дере­ вянный корпус обтекаемой формы, в нижнюю плоскость которого вставлены два вибратора (вибратор-излучатель и вибратор-при­ емник). Оба вибратора представляют собой набор тонких никеле­ вых пластинок, обладающих магнитострикционным эффектом, т. е. способностью изменять линейные размеры в магнитном поле. Па­ кет никелевых пластинок заключен в обмотку из изолированного провода, уложенную в пазы. Приемно-отправительное устройство преобразует электрические импульсы в ультразвуковые колебания, посылает их в воду, принимает отраженный ото дна звуковой сиг­ нал и преобразует его в электрические колебания. Деревянный корпус крепится за бортом судна так, чтобы нижняя часть вибра­ торов сообщалась с водой.

Источником питания служит аккумулятор типа НК.Н-100 (на­ пряжением 6,25 В и емкостью 100 А-ч); продолжительность его непрерывной работы до 8 час.

Работает эхолот следующим образом (рис. 41). Ведущий мо­ тор М приводит в движение барабан Б со спиральным проводни­ ком СП. По верху барабана проходит бумажная лента бл, пере­

мещаемая лентопротяжным механизмом со скоростью 50 мм/мин. На оси барабана помещен разрядный диск Д, изолированный от

корпуса, за исключением небольшого сегмента (контакта), соеди­ ненного проводником с осью барабана. На бумажной ленте нане­ сена линия нуля глубин (поверхность воды); в момент, когда с ней совпадает точка спирали на барабане, серебряная щетка Щ попа­ дает на контакт диска Д, благодаря чему конденсатор С, заряжен­

ный до 300—350 В, разряжается на обмотку вибратора-излуча­ теля Я, находящегося за бортом судна. Вибратор излучает звуковую волну, доходящую до дна. Отразившись ото дна, эта волна по­ падает на вибратор-приемник П, и никелевые пластинки начинают

вибрировать, что вызывает обратный магнитострикционный эф­ фект: в пакете создается переменное магнитное поле, а в обмотке приемника возникает индуктированная электродвижущая сила. Она поступает в усилитель У, который доводит принятое напряже­

ние до 300—350 В. Усиленный сигнал поступает на стальную пла­ стинку Пл, которая имеет бегущий контакт со спиральным провод­

82

ником барабана через токопроводящую бумагу. На месте этого контакта появляется прожог в виде черной точки. За время по­ сылки и приема сигналов контакт переместится по пластинке на расстояние, пропорциональное глубине водоема. Посылки сигналов эхолота следуют с частотой 150— 180 раз в минуту, а лента дви­ жется сравнительно медленно, в результате чего на ленте получа­ ется сплошная черная линия, соответствующая профилю дна. Чет­ кая запись получается при отражении звука от твердого грунта, при илистых отложениях сигнал проникает в их толщу и линия записи получается расплывчатой.

На бумаге нанесена шкала глубин и времени в виде сетки па­ раллельных продольных и поперечных линий. Таким образом, на батиграмме получается профиль по промерному поперечнику в ма-

Рис. 41. Принципиальная схема речного эхолота РЭЛ-1М.

сштабе времени. Если судно будет двигаться с неравномерной ско­ ростью, то профиль получается искаженным, так как масштаб рас­ стояний не будет выдержан. Поэтому при промерах необходимо через определенные промежутки делать на ленте отметки времени и фиксировать положение судна в водоеме путем прямых (с берега) или обратных (с судна) засечек.

Перед началом промерных работ эхолотом необходимо опреде­ лить поправку на глубину погружения вибраторов и настроить мо­ тор так, чтобы он давал количество оборотов, соответствующее скорости распространения' звука в данной водной среде. Поправка на глубину погружения вибраторов определяется для того, чтобы на батиграмме глубины записывались не от нижней плоскости ви­ браторов, а от поверхности воды. Для определения этой поправки с помощью рейки измеряется вертикальное расстояние от поверх­ ности воды до нижней плоскости приемно-отправительного устрой­ ства. Затем включается эхолот и поворотом рукоятки регулятора

смещается запись нулевой линии влево на величину погружения приемно-отправительного устройства.

Настройка числа оборотов барабана в соответствии со скоро­ стью распространения звука в данной водной среде называется тарировкой эхолота. При тарировке промерное судно устанавли­ вается на якоре в самом глубоком месте. Наметкой или лотом измеряется глубина относительно нижней плоскости приемно-от­ правительного устройства. Затем включается эхолот и вращается рукоятка автоматического регулятора до тех пор, пока запись на батиграмме не будет соответствовать измеренной глубине.

§ 27. Введение в измеренную глубину поправки на относ троса течением

При промерах в потоках, имеющих значительную скорость те­ чения, трос отклоняется от вертикального положения и измеренная глубина получается завышенной. Для получения истинной глубины

дится дополнительная поправка на длину надводной части троса.

чем на 2°. Измерение глубины в этом случае производится сле­ дующим образом (рис. 42):

1 ) груз опускается до поверхности воды, измеряется вертикаль­ ное расстояние от точки подвеса до поверхности воды a = A D = A B \

и счетчик устанавливается на нули; 2 ) груз опускается до дна, по счетчику отсчитывается фиктив­

ная глубина Z \ —B\C\

3 ) измеряется угол отклонения троса а от вертикали при поло­

жении груза на дне.

84

Для вычисления истинной глубины сначала определяется длина подводной части троса по формуле

где Z]— фиктивная глубина в метрах; ах— поправка к длине над­ водной части троса, определяемая по приложению 2 .

Затем вычисляется истинная глубина h по формуле

При значительной скорости течения, чтобы трос существенно не отклонялся от вертикального положения, применяется оттяжка

(рис. 43). Для ее устройства выше створа на расстоянии, равном высоте подвеса промерного троса над дном реки, натягивается вспомогательный трос 1, по которому свободно ходит блок 2 или кольцо. Через этот блок пропущен короткий трос — оттяжка 3,

один конец которого наглухо крепится к кольцу груза, а другой направляется в гидрометрическую люльку или к настилу моста. Регулируя натяжение оттяжки, можно придать тросу с подвешен­ ным на нем грузом вертикальное положение.

§ 28. Состав работ и способы промеров

При промерах глубин определяются: 1 ) положение промерных точек в плане, 2 ) глубина в каждой промерной точке, 3) высота

уровня воды, 4) характер грунтов, слагающих дно реки.

85

Положение промерных точек в плане находится либо непосред­ ственным измерением расстояний лентой, рулеткой, по размечен­ ному тросу, либо засечками угломерным инструментом, с берега или судна.

Наблюдения за уровнем воды ведутся по ближайшему водо­ мерному посту, расположенному на участке промеров глубин. Вы­ сота уровня воды измеряется в начале и в конце работ на каж­ дом профиле, а при резких колебаниях — учащенно. На широких реках с большим продольным уклоном и сложным профилем вод­ ной поверхности для определения уровня на каждом профиле в начале промеров вблизи уреза вровень с поверхностью воды за­ бивается кол. По окончании промеров нивелированием от ближай­ шего репера определяют отметки колов, которые представляют со­ бой отметки рабочего уровня.

Одновременно с измерением глубин определяется характер грунтов, слагающих дно реки. Определение может быть произве­ дено визуально и с помощью специальных приборов. Визуальное определение грунтов при промерах наметкой производится на ощупь, а при промерах лотом небольшие образцы грунта извлека­ ются на поверхность вместе с грузом.

Промеры глубин в зависимости от направления промерных про­ филей выполняются: 1 ) по поперечным профилям, 2 ) по косым

галсам, 3) по продольным профилям, 4) смешанным способом. Промеры по продольным профилям, косым галсам и смешан­ ным способом производятся преимущественно при рекогносциро­ вочных обследованиях, когда требуется осветить промерами боль­ шой участок реки. При производстве всех видов гидрометрических работ (измерение расходов воды и наносов, контроль состояния русла) промеры производятся по поперечным профилям, обеспечи­ вающим наиболее точное определение положения промерной точки

в плане.

§ 29. Промеры по поперечным профилям

Промеры глубин по поперечным профилям удобно производить на реках при скоростях течения до 1,5 м/с и при глубинах, позво­ ляющих пользоваться наметкой.

Перед производством промеров путем обследования участка реки намечаются места для поперечных профилей и устанавлива­ ется, по какому берегу удобнее проложить магистраль.

Магистраль прокладывается параллельно общему направлению течения и как можно ближе к урезу воды. Углы ее поворота изме­ ряются угломерным инструментом и закрепляются кольями.

Поперечные профили разбиваются перпендикулярно магист­ рали во всех характерных местах реки (перекаты, острова, по­ вороты реки, сужения русла и т. д.). На прямолинейных участках с однообразным рельефом дна профили разбиваются через Vs— ‘/з ширины реки при ширине до 1 0 0 м и через */з—‘А ширины реки

на более широких реках. При сложном рельефе дна число профи­

86

лей увеличивается. Глубины измеряются через равные расстояния в 10—50 точках на каждом профиле. Количество промерных точек зависит от ширины реки, рельефа дна и требуемой точности про­ мерных работ. В зависимости от ширины реки, скорости течения и местных условий промеры по поперечным профилям могут произ­ водиться: 1 ) по размеченному тросу, мостику, льду; 2 ) засечками

с берега одним или двумя угломерными инструментами; 3) засеч­ ками с промерного судна.

П р о м е р ы по р а з м е ч е н н о м у т р о с у применяются на ре­ ках шириной до 200—300 м. Для определения расстояний до про­ мерных точек поперек реки натягивается стальной трос диамет­ ром 3— 8 мм. В зависимости от того, на каком расстоянии друг

от друга будут производиться промеры, трос размечается марками через равные промежутки, обычно через 1—5 м. Один конец троса закрепляется за столб, установленный на магистрали, а другой его конец переправляется на противоположный берег. Трос натяги­ вается воротом или лебедкой достаточно туго, чтобы ошибка в оп­ ределении ширины реки не превышала 2 %.

Трос на столбе закрепляется так, чтобы на нем пришлась ну­ левая метка, тогда расстояния до промерных точек будут отсчи­ тываться от постоянного начала, т. е. от магистрали. Если маги­ страль проложена далеко от уреза воды, то столб для закрепления троса забивается ближе к урезу; в этом случае на столбе должна быть метка троса, соответствующая расстоянию от магистрали до столба.

Трос переправляется на противоположный берег следующими способами.

1 . По берегу в створе поперечного профиля трос разматывается

на длину, несколько превышающую ширину реки. Оставшаяся часть троса помещается в моторную лодку или катер и переправ­ ляется на противоположный берег.

2. Закрепив трос на одном берегу, его разматывают и заносят

стала к противоположному берегу в створе поперечного профиля. Применение первого и второго способов возможно при сравни­ тельно небольшой ширине реки и при отсутствии препятствий

врусле в виде камней, карчей и затонувших предметов.

3.К основному тросу привязывается тонкий трос или бечева и переправляется на противоположный берег. Затем с помощью

этого троса (бечевы) перетягивается разметочный трос.

4. Один конец троса закрепляется на берегу, а катушка с тро­ сом помещается в лодку. Лодка движется по створу, и трос при этом разматывается на требуемую длину.

На реках шириной до 100 м для наведения тросовой переправы используется п о д в е с н а я в ь юшк а (ГР-75), представляющая собой барабан, на котором намотано 150 м стального троса диа­ метром 2 , 8 мм, размеченного через каждый метр матерчатыми

метками. Трос является одновременно ходовым и разметочным.

87

В комплект вьюшки входит стойка, состоящая из штока, накладки, фланца и двух чек.

Для наведения тросовой переправы в кормовой части лодки ук­ репляется шток стойки и на него надевается подвесная выошка. Свободный конец троса с вьюшки закрепляется на береговой опоре, и лодка переправляется на противоположный берег. После этого вьюшка снимается со штока, крепится при помощи карабина к петле троса, накинутого на сваю или лом, и вращением барабана натягивают трос.

При промерах лодка передвигается вдоль троса, и против со­ ответствующих меток измеряется глубина и отмечается грунт дна (камень, песок, ил). В промерную книжку записываются номера точек, расстояния до урезов воды и до каждого промера, глубина и характер грунта.

На малых реках, шириной до 20 м, трос можно заменить разме­

проведения других работ гидрометрические створы на малых ре­ ках оборудуются мостиками (подвесными, балочными), которые используются и для измерения глубин. Расстояния до промерных точек определяются по меткам, нанесенным на настиле мостика. Расстояние отсчитывается от постоянного начала, которым обычно служит столб или репер.

П р о м е р ы со льда. Массовые промеры в зимних условиях представляют значительные трудности и применяются лишь на ре­ ках со сложным рельефом дна и с большой скоростью течения, когда точные измерения глубин при открытом русле затрудни­ тельны. Основным неудобством зимних промеров является необ­ ходимость пробивать лунки.

Расстояния до промерных точек измеряются мерной лентой по льду, глубины — наметкой или лотом. В каждой промерной точке сначала определяется высота снега, затем во льду просверлива­ ется буром или пробивается пешней лунка и в ней измеряется глу­ бина, общая толщина льда, глубина погружения льда и шуги.

При промерах со льда на каждом поперечном профиле измеря­ ются расстояния до уреза воды и до уреза нижней поверхности льда. Для определения положения этих урезов на обоих берегах по створу пробивается по льду канавка до тех пор, пока не будет обнаружен урез нижней поверхности льда.

П р о м е р ы г л у б и н с з а с е ч к а м и у г л о м е р н ы м и н ­ с т р у м е н т о м . При ширине реки более 200—300 м расстояние до промерных точек определяется засечками теодолитом или мензу­ лой с кипрегелем с берега или засечками секстантом с судна. По­ ложение поперечных профилей в этом случае закрепляется створ­ ными знаками. На реках шириной до 500 м устанавливаются два знака на одном берегу, а на более широких реках — по два знака на каждом берегу. Створный знак представляет собой шест высо­ той 3—5 м с укрепленным на нем флажком из цветной материи

88