книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

нах вечной мерзлоты — ниже линии сезонного оттаивания. Кроме того, в условиях мерзлоты необходимо защищать репер сверху от действия тепла, что можно достигнуть, поместив головку репера

Рис. 4.21. Типы постовых реперов.

а — стенной репер; б — временный деревянный репер.

в деревянный сруб с теплоизоляцией. Отступление от этого пра­ вила допускается только при установке репера на скальном осно­ вании.

П о с т о я н н ы е р е п е р ы . При наличии поблизости от поста ка­ питальных сооружений или скал в качестве постоянного репера поста может быть установлен стенной репер (рис. 4.21 а), заде­ лываемый в отверстие на цементном растворе. При отсутствии ка­ питальных сооружений репер делают из стандартной металлической

50

винтовой сваи, заглубляемой в грунт до головки. При возможности повреждения репера его делают потайным.

Потайные реперы отличаются тем, что головки их скрыты под землей на глубине 0,5 ми во избежание ржавления покрыты асфаль­ товым лаком. Для опознавания места расположения репера на по­ верхности земли насыпают курган. В населенных пунктах место­

с обозначением ведомства, номера репера и года установки. Основной репер привязывают к государственной высотной сети

нивелированием I I I или IV класса двойным ходом. Нивелирование

временного репера можно использовать вырубленную в скале гори­ зонтальную полочку или стальной штырь, заделанный в отверстие на цементном растворе.

Глава 5

ОРГАНИЗАЦИЯ ВОДОМЕРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

5.1. Выбор участка реки и места для установки поста

Участок реки (озера, водохранилища) и место для установки постовых устройств выбираются в зависимости от поставленных целей и задач наблюдений. Во всех случаях необходимо стремиться к тому, чтобы место, выбранное для устройства поста, отражало характерные особенности режима уровней данного участка водного объекта.

На равнинных реках участок, намечаемый для установки поста, должен быть без поймы, а при наличии ее следует предпочесть наи­ более прямую и узкую пойму с ровным рельефом, без проток и стариц, свободную от древесной и кустарниковой растительности. Широких пойм следует избегать, так как наличие поймы сильно усложняет измерение расхода воды.

Река на участке поста должна протекать одним руслом, не раз­ биваясь на рукава и протоки. Русло должно быть прямое, но сле­ дует иметь в виду, что на очень длинных и широких участках больших рек, расположенных по направлению господствующих вет­ ров, может быть искажение хода уровней от сгонно-нагонных явле­ ний, возникающих под воздействием ветров.

В русле реки не должно быть осередков, островов и отмелей, вызывающих косоструйность течения, поперечные уклоны, подпоры, а также способствующих образованию заторов и зажоров льда.

Русло реки должно быть устойчивым, т. е. не подвергаться раз­ мыву пли значительному заилению, не должно быть засорено кар­ чами и не зарастать водной растительностью (камышом, тростни­ ком, рдестом), так как это затрудняет измерение расходов воды.

Район расположения поста должен находиться за пределами

На участке не должно быть лесных бирж и пристаней с боль­ шим грузооборотом, добычи песка и гравия из реки, купальных пляжей, сбросов промышленных канализационных вод, которые могут искажать естественный режим реки и мешать работе поста.

При выборе поста на горных реках необходимо дополнительно к указанным выше условиям стремиться располагать пост выше стремнин и порогов, там, где течение относительно спокойное, русло реки не загромождено валунами и обломками скал, а также обратить особое внимание на устойчивость русла как в высотном, так и в плановом отношении.

Следует иметь в виду, что и крутые и очень пологие берега не­ удобны для установки поста и затрудняют производство наблюде­ ний; наиболее удобны берега средней крутизны (20—30°).

На озерах и водохранилищах значительного размера сеть водо­ мерных постов должна располагаться таким образом, чтобы дан­ ные измерений на них позволяли вычислять средний уровень, в частности, в условиях денивеляций, т. е. искажений уровенноп по­ верхности под влиянием ветра, стока рек, впадающих в озеро и вытекающих из него, сброса воды из водохранилища и пр. Следует при этом иметь в виду, что на величину денивеляций оказывают влияние морфологические особенности строения котловины водоема и побережья (изрезанность береговой линии, глубины, наличие мелководных заливов и т. п.).

Таким образом, при организации сети водомерных постов на большом озере (водохранилище) необходимо предварительно изу­ чить причины колебания уровня воды при различных'условиях. Первоначально намеченный план размещения сети водомерных по­ стов в дальнейшем должен быть уточнен на основе изучения ма­ териалов наблюдений, полученных в результате работы созданной водомерной сети. Изучение материалов наблюдений позволит также наметить пункты, которые целесообразно оборудовать само­ писцами уровня для повышения точности наблюдений и учета су­ точного хода уровня под влиянием денивеляций.

При устройстве постов на озерах и водохранилищах особое внимание следует уделять защите водомерных установок от раз­ рушительного воздействия прибоя и льдов.

Выбирая место для вновь открываемого поста, следует принять во внимание наличие населенных пунктов в данном районе, средств сообщения и почтово-телеграфной связи. Соблюдение всех этих ус­

52

Полевые работы при выборе участка реки и места для установки поста. Перед выездом на рекогносцировочное обследование реки или озера для выбора участка для гидрологических наблюдений необходимо предварительно ознакомиться с районом и участком реки (озера) по литературным п архивным материалам п другим источникам.

Рекогносцировочное обследование участка реки наиболее удобно производить в летнее время при низком стоянии уровней воды. При обследовании производят следующие работы: а) общий осмотр участка реки для выяснения его состояния и особен­ ностей гидрологического режима, б) выявление переменного под­

из местных жителей, чтобы иметь возможность получить от него справки о состоянии участка и особенностях его гидрологического режима в периоды половодья и паводков, весенних и осенних ледо­ ходов, летней и зимней межени. В процессе осмотра необходимо выявить размеры и режим колебаний уровня, общий характер те­ чения реки, состояние ее меженного русла, ширину реки в межень и половодье, общее состояние ее поймы, устойчивость ложа реки и состояние ее берегов, зарастание русла, наличие естественных и искусственных причин образования переменного подпора, наличие регулирующих сечений (пороги, узости), степень мутности воды в различные времена года, характер и особенности ледоходов и ледостава, возможность образования заторов, зажоров и полыней; для малых рек необходимо выяснить возможность их промерзания до дна зимой и пересыхания летом. Дополнительно к этому оцени­ ваются условия берега для установки водомерных устройств и уча­ стка реки в целом в отношении удобства гидрологических наблю­ дений.

В ы я в л е н и е п е р е м е н н о г о п о д п о р а н а у ч а с т к е. Наи­ более сложную задачу представляет выявление возможности и на­ личия переменного подпора, который, как и неустойчивость русла реки, снижает точность гидрометрических измерений и осложняет их обработку. Причинами возникновения переменного подпора мо­ гут быть: а) искусственное регулирование стока реки плотиной, расположенной ниже обследуемого участка; б) естественные коле­ бания уровней воды притоков, впадающих ниже намечаемого створа, или уровней водоприемника (реки, озера, моря); в) вре­ менные стеснения русла реки льдом (заторы, зажоры) или сплав­ ляемой древесиной (запани, заломы); г) деформации русла, вызы­ вающие значительные изменения дна; д) значительное зарастание русла непосредственно ниже намечаемого створа.

Дальность распространения подпора от гидротехнических со­ оружений (рис. 5.1) может быть выяснена из материалов изыска­ ний и проекта сооружений или опросом лиц, обслуживающих

5а

сооружение, и местных жителей. Если сведений не имеется, то даль­ ность распространения подпора может быть приближенно опре­ делена по формуле

где L — искомое распространение подпора в м; / — средний уклон водной поверхности при отсутствии подпора; ho — средняя глубина

1

Рис. 5.1. Схема распространения подпора.

русла при отсутствии подпора; z— величина подпора непосредст­ венно выше его источника; а — коэффициент, зависящий от отноше­ ния -— и определяемый из табл. 5.1.

или они могут быть приближенно определены на месте. При опре­ делении дальности распространения подпора, возникающего вслед­ ствие естественных колебаний уровня воды притоков или водопри­ емника, за величину z принимают полную амплитуду колебаний уровня в водоприемнике. Вероятность появления переменного под­ пора от временных стеснений русла, деформации дна и раститель­ ности, а также его примерную величину и дальность распростра­ нения выясняют при опросе местных жителей.

Учитывая возможность ошибки при вычислении дальности рас­ пространения подпора по формуле (5.1) и при определении ее по опросу жителей, рекомендуется для окончательного использования

54

дптся к нахождению такого участка, где переменный подпор вы­ ражен слабее и продолжительность его наименьшая.

Для наблюдений за режимом уклонов водной поверхности на таком участке необходимо установить уклонные водомерные посты.

Т о п о г р а ф и ч е с к и е и п р о м е р н ы е р а б о т ы . Топографи­ ческая съемка выполняется непосредственно после выбора участка. Цель этих работ получить план участка с нанесенными на нем планово-высотными характеристиками водного объекта и прилега­ ющей к нему местности с указанием расположения постовых устройств.

Объем топографических работ по съемке участка зависит, с од­ ной стороны, от размеров водного объекта, а с другой — от состава работ вновь открываемого поста. Для большинства гидрологиче­ ских постов выполняется полуинструментальная съемка участка. Для постов на больших реках со сложным рельефом русла и поймы полуинструментальная съемка является предварительной; после устройства всех постовых установок на таких станциях произво­ дится инструментальная планово-высотная съемка.

ностных течений; г) глазомерную съемку ситуации и составление плана; д) описание участка. Плановой и высотной основой съемки служат магистраль и поперечники. Границы съемки по ширине реки определяются отметками самого высокого (исторического) уровня воды, они должны быть выше него на 0,5—1,0 м, а по длине — размерами реки. Так, на реках шириной в межень до 100 м участок должен быть равен пятикратной ширине реки, а на

Если участок поста находится не далее чем в 10 км от репера государственной высотной сети, то одновременно со съемкой про­ изводится высотная привязка реперов поста, а план съемки и про­

в пределах всей ширины поймы реки и включает следующие ра­

описания участка реки. Границы съемки и масштабы назначают исходя из тех же соображений, что и при полуинструментальной съемке.

55

О п и с а н и е у ч а с т к а . Основная задача описания заключа­ ется в том, чтобы дать все необходимые сведения для суждения об основных чертах гидрологического режима реки, состоянии участка ее в районе поста и условиях гидрологических наблюдений. Описа­ ние по мере надобности иллюстрируется фотографиями, зарисов­ ками и схемами и должно содержать следующие данные:

а) общие сведения о реке, озере (наименование, бассейн реки,, длина реки, площадь зеркала озера, площадь бассейна);

б) общие сведения об участке поста (на каком километре от устья находится, площадь водосборного бассейна для данноп> створа, наименование поста, административные характеристики местоположения станции: республика, область, район, сельсовет,, средства сообщения и связь со станцией и постом);

в) морфологические и морфометрические характеристики уча­ стка (краткая характеристика долины и поймы реки с указанием: ширины долины и поймы, характера склонов и дна долины, строе­ ния, рельефа, грунтов и растительного покрова поймы, формы очертания меженного русла в плане, характера берегов, ширины русла и распределения глубин в нем, грунтов дна, степени устой­ чивости русла и берегов, зарастания русла водной растительностью,, уклонов водной поверхности, общего характера течения реки, ско­ ростей течения и их направления);

г) основные характеристики водного режима: общий характерколебаний уровнен воды в течение годового цикла с распределе­ нием по сезонам года, характер суточного колебания уровней, сред­ няя и наибольшая амплитуда колебания уровней, возможность пе­ ресыхания и перемерзания русла, ориентировочные соображения о величине расхода воды в межень и в половодье;

д) зимний режим: процессы замерзания и вскрытия, характер-

снабжения, сплава, судоходства, орошения, энергетики), краткую' характеристику водохозяйственных сооружений и устройств, распо­ ложенных вблизи участка поста, работа и эксплуатация которых может влиять на режим реки.

5.2.Устройство, оборудование и нивелировка поста. Открытие поста. Обязанности наблюдателя

Устройство и оборудование поста производятся на основе проекта, составленного по материалам полевых работ, выполнен­ ных при выборе и обследовании участка реки (озера).

Из постовых устройств в первую очередь необходимо заложить реперы, за двое-трое суток до нивелирования. Нивелировка поста необходима для определения высотного положения нулей наблю­ дения водомерных устройств (реек, свай) относительно репера по­ ста и нуля графика. Нивелировка ведется по IV классу от основ­ ного репера через контрольный двойным ходом — в прямом и

57

обратном направлениях. Расхождение сумм превышении, получен­

ется высота рабочего уровня в створе поста по колу, забитому вро­ вень с водой, а также метки высоких вод, если они имеются в районе поста. Одновременно с нивелировкой рабочего уровня отсчитывается уровень воды по постовым устройствам.

Если пост оборудован самописцем, то, кроме нивелирования контрольных постов, необходимо определить отметки: 1) площадки (столика), на которой установлен самописец; 2) нижнего обреза приемного резервуара (островной тип установки); 3) заложения трубопровода; 4) дна колодца установки. Одновременно с опреде­

и их приводки к нулю графика переписывают в техническое дело

станциям и постам, вып. 1, 1960). Для водомерных наблюдений на постах свайного типа, в частности, должны иметься следующие приборы и оборудование: рейка водомерная переносная, нивелир, рейка нивелирная, уровень, рулетка, рейка ледомерная, бур ледо­

•или «летучая мышь», бланки книжек для записи водомерных на­ блюдений. На посту должна иметься лодка.

Открытие поста оформляется актом, который составляется пред­ ставителем организации, открывающей пост, и наблюдателем в присутствии представителя местного совета. По постановлению Совета Министров СССР все устройства водомерного поста пере­ даются под особую охрану местному совету. Оборудование водо­ мерного поста передается по инвентарному списку наблюдателю.

При открытии поста составляется техническое дело, в котором содержится описание участка реки и постовых устройств, указы­ ваются сроки и места наблюдений. К делу прилагаются: план уча­ стка реки, профиль створа, зарисовки, схемы. Для наблюдателя со­ ставляется инструкция.

Наблюдатель на водомерном посту является единственным по­ стоянным работником, и от качества его работы зависит качество материалов наблюдений поста. Наблюдателя рекомендуется брать из местных жителей, связанных в своей деятельности с водным объектом, на котором расположен пост.

58

5.3. Перенос водомерного поста

Перенос поста является крайне нежелательным ввиду большой ценности длительных наблюдений в одном месте. Но с течением времени могут возникнуть обстоятельства, при которых нормаль­ ная работа поста будет нарушена, а предусмотреть их при его от­ крытии было невозможно. Это может быть при постройке плотины,, выводе оросительного канала, выправлении русла реки и других мероприятиях, которые могут значительно изменить режим реки

Нем

500

изменения в строении русла и берегов при сильных паводках и воз­ никнет угроза разрушения постовых устройств. В таких случаях пост может быть перенесен на новое место. При переносе поста не­ обходимо соблюдать следующие условия:

1) новое место поста выбирается возможно ближе к старому; для сохранения непрерывности ряда наблюдений показания но­ вого поста и старого должны быть увязаны;

2) при переносе поста на новое место, характеризующееся со­ вершенно иным режимом уровня (перенос поста из одного бьефа гидроузла в другой, вынос за пределы подпора и т. п.), увязывать показания постов не требуется, так как показания нового поста будут несопоставимы с данными старого поста.

59