книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

Для сокращения объема работ по измерению расходов шуги

стика ледового режима данного осенне-зимнего периода по сравне­ нию со средними многолетними характеристиками, а при отсут­ ствии их — по сравнению с предшествующими годами.

Глава 32

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ВОЛНЕНИЕМ

32.1. Береговые наблюдения

Цель береговых наблюдений — осветить волновой режим водо­ ема в районе берега. Наблюдения за волновым режимом ведут на специальных волномерных постах.

395

в нем глубин. Особенно важно выявить господствующее направле­ ние наиболее сильного и продолжительного ветра в тех частях озера, где возможна наибольшая величина разгона волн и где глу­ бины наиболее значительны.

При выборе места для организации пункта наблюдений не­ обходимо стремиться к соблюдению следующих основных ус­ ловий:

1) участок поста должен быть открыт для ветров основных, господствующих направлений, причем желательно, чтобы длина

3)поблизости от места наблюдений должны отсутствовать островки, подводные отмели, камни и другие препятствия, о кото­ рые волны могут разбиваться;

4)волномерный пост нельзя устанавливать вблизи отвесного берега и подводного обрыва, от которых отражаются волны; глу­ бина водоема должна плавно увеличиваться от берега в сторону открытого озера, водохранилища;

5)глубина в месте установки поста должна по возможности соответствовать характерным глубинам озера и должна быть

больше трехпятикратной ожидаемой максимальной высоты волны;

6)расстояние от берега до установки для регистрации элемен­ тов волн должно быть таким, чтобы в бинокль или теодолит легко можно было производить отсчеты; ориентировочно это расстояние не должно превышать 150—200 м;

7)место, с которого ведутся наблюдения, должно возвышаться

над урезом воды (по возможности не менее чем на 5—7 м).

В районе установки поста необходимо сделать промеры на пло­ щади размером 0,5X0,5 км и построить на основе их план в го­ ризонталях через 0,25—1,0 м в зависимости от рельефа дна во­ доема.

Отметки дна необходимо увязать с уровнем воды по ближай­ шему водомерному посту. На плане указывают места установки волномерных вех и других приборов.

При наблюдениях за волнением на озерах и водохранилищах оценивают в баллах состояние поверхности водоема, степень вол­ нения, пользуясь стандартными шкалами (приложения 5 и 6). Со­ стояние поверхности водоема под влиянием ветра оценивают по визуальным наблюдениям, степень волнения — на основании изме­ рений по волномерный вехам или другим имеющимся на наблю­ дательном пункте приборам.

397

10 см. Веху устанавливают на сваях, прочно забиваемых в грунт дна. При глубинах более 3—5 м веху устанавливают на якорях, на плаву. Для придания вехе плавучести вблизи ее нижнего конца

с места волнением и течением, она при­ крепляется мягким 6—10-миллиметровым тросом к мертвому якорю весом 80— 100 кг.

При глубинах более 10—12 м кон­ струкция вехи усиливается, в качестве по­ плавка для вехи (рис. 32.1 б) применяют сварной металлический бачок объемом 80—100 л. Применяют также поплавки из поропласта. Вес якоря увеличивается до 150—200 кг.

шторма. Отметку нуля вехи определяют также после каждого ее опускания или подтягивания.

жины. Пружины поплавка упираются в деления рейки, поэтому поплавок, отмечающий высоту гребня волны, может только под­ ниматься, а поплавок, отмечающий уровень подошвы волны, может

Наблюдения за волнением проводят в стандартные сроки, а при сильных штормах и в дополнительные сроки. При максимальной разности волновых горизонтов менее 10 см на малых озерах

398

и 20 см на больших озерах измеряют только скорость и направле­ ние ветра, средний период волны (если возможно производить от­ счеты) и отмечают состояние водной поверхности.

Состав и последовательность наблюдений на волномерном посту следующие:

1) определяют в начале и конце наблюдений скорость и на­ правление ветра;

2)по волномерной вехе измеряют средний период волн и опре­ деляют наибольшую разность волновых горизонтов;

3)отмечают направление распространения волнения, стадию развития волнения и другие его характеристики.

Для нахождения с р е д н е г о п е р и о д а в о л и по секундо­ меру отмечают время прохождения через веху 101 последователь­ ного гребня волн и делением времени на 100 получают средний период волн. Наблюдения проводят два раза, причем расхождение между двумя отсчетами не должно превышать 5%. За окончатель­ ный результат берут среднее из двух определений.

При наблюдении необходимо учитывать все гребни волн, про­ ходящих через веху, а не выбирать только наиболее ярко выра­

прохождении подошв волн, выбранных из большого числа наблю­ денных волн за определенный отрезок времени. Эта разность будет больше, чем высота волны, так как самой высокой вершине не со­ ответствует самая глубокая подошва волны.

Наблюдения должны быть организованы следующим образом. В зависимости от величины среднего периода волны, который опре­ деляют в начале наблюдений, назначают время производства на­ блюдений за вершинами с таким расчетом, чтобы через веху про­ шло около 50 волн. За это время наблюдатель должен зафиксиро­ вать наивысшее деление вехи, до которого поднимались вершины. В течение такого же времени проводят наблюдения за подошвами волн, при которых фиксируют наинизшее деление вехи, до кото­ рого они опускались. Отсчет производится с точностью до 5 см.

Наблюдения повторяют по два раза, и для вершин берется максимальное значение из двух отсчетов по вехе, а для подошв — минимальное значение. Вычитая из максимального значения от­ счета наивысшей вершины волны минимальное значение отсчета, отвечающее отметке самой низкой подошвы, получают максималь­ ную разность волновых горизонтов, которая будет соответствовать 100 волнам.

Одновременно с наблюдениями за волнением измеряют ско­ рость ветра и определяют его направление. Скорость ветра изме­ ряют при помощи ручного анемометра, устанавливаемого на шесте высотой 2 м над поверхностью воды вблизи берега. Если берега крутые, измерять скорость ветра в виде исключения можно на вы­ соком берегу, но постоянно на одной высоте над поверхностью

399

Шкала высоты волн 2 разбита на 32 деления. Каждое деление имеет цену 0,5 м, что обозначено на самой сетке вверху (/г = 0,5 м). Следовательно, если, например, высота волны укладывается между

расстояний (перпендикулярных лучу зрения) на поверхности водо­ ема. Линии этой шкалы, проектируясь на водную поверхность, со-

Рмс. 32.3. Перспективная сетка волномера ВБ-49.

ответствуют параллельным линиям, которые находятся на расстоя­ нии 5 м одна от другой и постепенно сближаются к линии види­ мого горизонта. Например, линия, в конце которой написано 5 м, параллельна линии шкалы дальности и удалена от нее на 5 м. Эти линии могут быть также использованы для определения скорости движения предметов (например, льдин), перемещающихся перпен­ дикулярно лучу зрения.

с линией, в конце которой написано 5 м, расположенной справа от линии шкалы дальности, то это значит, что он прошел путь 15 м. Зная продолжительность времени, затраченного иа этот путь, нетрудно определить скорость передвижения предмета на этом отрезке пути.

Линия сетки 4 при установке прибора совмещается с изобра­

Место установки волномера должно быть выбрано с таким рас­ четом, чтобы поверхность водоема была открытой в различных на­ правлениях. Прибор устанавливают на прочной вышке и закреп­ ляют болтами.

При установке прибора надо соблюдать следующие правила:

1) диаметральная линия лимба 0—180° должна быть располо­ жена в плоскости меридиана, причем деление 0° должно быть на­ правлено на север, а деление 180° — на юг. Установка лимба про­ изводится по компасу с учетом магнитного склонения;

2) с помощью подъемных винтов и уровня ось вращения при­ бора устанавливают в строго вертикальное положение.

После установки прибора по уровню зрительную трубу накло­ няют так, чтобы верхняя горизонтальная линия 4 сетки совмести­ лась с изображением линии видимого горизонта.

Прибор считается подготовленным к работе, если при вращении его вокруг вертикальной оси линия 4 сетки совпадает с изобра­ жением линии видимого горизонта во всем секторе обзора.

После окончательной установки прибора среди окружающих предметов выбирают ориентир, по которому отмечают положение линии 4 сетки для контроля установки прибора при наблюдениях,

определения периода волны зрительную трубу ориентируют так, чтобы волны шли на наблюдателя, а гребни их совпадали с си­ стемой горизонтальных линий сетки. Когда один из гребней сов­ падает с одной из горизонтальных линий сетки, включают секундо­

дальности, при этом отсчитывают количество делений между двумя следующими друг за другом гребнями волн.

Пример. Между соседними гребнями волн уложилось четыре деления в интервале от 0,1 до 0,3 шкалы дальности. Цена одного деления для данного интервала равна 10 м. Следовательно, длина волны равна 4X10 = 40 м.

Для определения скорости движения волны по шкале даль­ ности отмечают прохождение гребнем волны одного или несколь­ ких делений сетки; обычно берут 100 м. Зная пройденное гребнем волны расстояние / и время t (определяется по секундомеру), вы-

402

чнсляют скорость движения волны (в м/с)

Пример. Гребень волны прошел расстояние I между делениями 0,3 и 0,2 на шкале дальности (/=100 м) за 20 секунд; скорость движения волны в этом случае равна 100:20 = 5 м/с.

Направление движения воли определяют по лимбу в градусах. Если волны идут на наблюдателя перпендикулярно оптической оси зрительной трубы, то направление дается непосредственным от­

Рис. 32.5. Волнограф «Ильмень».

ные, посеребренные с внешнего торца контакты 2. Для предотвра­ щения попадания воды под изоляцию контакты затягиваются сверху текстолитовыми контргайками 3. Стержень крепится иа ро­ ликовых изоляторах 4 к деревянной рамке 5, устанавливаемой при

404

Рис. 32.6. Волнограф ВЭВ-К.