Вопрос 14

Приборы для взятия проб взвешенных наносов. Лабораторная обработка проб взвешенных наносов

Приборы для измерения концентрации взвешенных наносов (наносы — мелкие минеральные частицы (продукты водной и ветровой эрозии водосборов и русел, а также абразии берегов водоёмов), переносимые водным потоком во взвешенном состоянии) называют батометрами. Бато́метр (греч. bathos — глубина и metron — мера) — гидрологический прибор для взятия проб воды с различных глубин водоёма. Они представляют собой емкости, которые опускают в заданную точку потока, наполняют там водой со взвешенными частицами и извлекают.

Батометр-бутылка на штанге Г Р-1 6 — простейший прибор для взятия проб взвешенных наносов при скоростях течения до 1,5— 2,0 м/с как точечным, так и интеграционным способом. Точечным способом прибор позволяет брать пробы при глубинах от 0,5 до 2,5 м, а интеграционным— при глубинах не менее 1 м. Наибольшая глубина взятия проб интеграционным способом определяется длиной штанги.

Батометр-бутылку в грузе ГР-15 применяют для взятия проб с наносами интеграционным способом на глубинах от 1 до 15 м и точечным способом — от 0,5 до 2,5 м при скорости течения не более 2,5 м/с. Он состоит из полого груза рыбовидной формы и литровой широкогорлой бутылки. В полость груза вкладывается бутылка в собранном виде и укрепляется с помощью скобы. Груз крепится к тросу и опускается с лебедки.

Вакуумный батометр ГР-61 основан на принципе засасывания пробы воды за счет разрежения воздуха, создаваемого насосом в вакуумной камере. Применяют для взятия проб точечным и интеграционным способами в потоках с глубиной до 20 м, при скоростях течения от 0,2 до 3,5 м/с. Наконечник вакуумного батометра при креплении его к штанге позволяет брать пробу мутности в непосредственной близости к дну.

Батометры для взвешивания наносов, имея некоторые недостатки (непортативность, сложность в эксплуатации), являются тем не менее надежными приборами и дают достоверные сведения о концентрации наносов в отдельных точках потока.

Обработка проб воды со взвешенными наносами заключается в отделении частиц наносов от воды, определении массы наносов в пробе и в определении их гранулометрического состава. Первую из этих операций выполняют в полевой лаборатории, последующие — в стационарной.

Способы: автоматическое фильтрование; фильтрованием с предварительным отстоем; ускоренное фильтрование под давлением.

Автоматическое фильтрование применяют тогда, когда объем пробы не превышает 1 л, оно заключается в том, что воду с наносами пропускают через фильтр. Для фильтрования используют специально изготовленные среднефильтрующие беззольные чистые фильтры диаметром 11—13 см.

С предварительным отстоем применяют при малой мутности, когда взятые отдельно пробы сливают в одну общую бутыль и объем их составляет более 1 л.

Количество взвешенных наносов определяют путем взвешивания фильтров с наносами на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Массу наносов в пробе получают по разности массы фильтра с наносами и массы фильтра без них. Если масса наносов на фильтре превышает 1 г, то фильтр с наносами взвешивают с точностью до 0,001 г. Для разделения взвешенных наносов по фракциям применяют способы, основанные на определении гидравлической крупности частиц.

Вычисление расходов взвешенных наносов графическим способом производят на том же чертеже, на котором вычислялся и расход воды. Так же, как и при подсчете расхода воды, в вычислениях используют не только скоростные, но и промерные вертикали.

Вычисление расхода взвешенных наносов аналитическим спо­собом выполняют по формулам, аналогичным соответствующим формулам для вычисления расхода воды. Сначала вычисляют- единичные расходы взвешенных наносов в отдельных точках вер­тикалей, затем средние единичные расходы. Последние вычисля­ют по формулам того же вида, что и формулы для подсчета, средних скоростей на вертикалях.

Вопрос № 15. Способы измерения расхода взвешенных наносов.

Измерение расходов взвешенных наносов, так же как и влеко­мых, обычно совмещают с измерением расхода воды. Оно заклю­чается в отборе проб воды с последующим определением массы содержащихся в ней наносов и вычислением мутности — массовой концентрации наносов.

При измерении расхода взвешенных наносов на постоянных гидрометрических створах берут следующие пробы воды:

на мутность в различных точках на скоростных вертикалях для вычисления расхода наносов;

контрольные единичные на мутность, отбираемые при измере­нии расходов взвешенных наносов для установления связи между мутностью единичной пробы и средней мутностью воды в реке;

для определения крупности взвешенных наносов;

единичные на мутность, отбираемые на посту ежедневно в постоянном месте живого сечения реки.

Существуют точечный, суммарный и интеграционный способы измерения расхода взвешенных наносов.

Точечный способ применяют в трех разновидностях — как многоточечный (детальный), основной (двухточечный) и од­ноточечный.

Многоточечный способ дает наиболее точное значение взвешен­ных расходов и предусматривает отбор проб в пяти точках по глубине (у свободной поверхности, на глубине 0,2/г, 0,6h, 0,8h и у дна) на всех скоростных вертикалях. На стационарных гидро­створах этот способ

При основном способе измерения расходов взвешенных нано­сов на больших и средних реках отбирают две пробы на верти­кали (па глубине 0,2h и 0,8/г), а на малых реках — одну пробу на вертикали (на глубине 0,6/г). Этот способ применяют при мут­ности реки, превышающей 100 ^м3.

Суммарный способ взятия проб предусматривает взятие проб в тех же двух точках по глубине вертикали, что и при ос­новном способе, но эти пробы сливают в один сосуд и определяют мутность их суммы. Этот способ применяют на больших и сред­них реках при средней мутности реки в пределах 20—100 г/м3.

Интеграционный способ заключается в том, что бе­рут одну пробу воды по всей глубине вертикали путем плавного равномерного перемещения батометра от поверхности до дна по­тока и обратно.

На постоянных гидрологических станциях количество измере­ний расходов взвешенных наносов назначают в зависимости от ре­жима реки и ее изученности. В среднем число измерений расхо­дов наносов в первой и второй годы наблюдений на равнинных реках назначают не менее 15—20. В последующие годы число наблюдений может быть

Контрольные единичные пробы воды на мутность берут при каждом измерении расхода взвешенных наносов в том же постоянном месте, где берут ежедневные единичные пробы на мутность.

Пробы для определения крупности взвешенных наносов берут при измерении расходов взвешенных наносов толь­ко в характерные фазы гидрологического режима (половодье, ме­жень и т. д.) на всех скоростных вертикалях отдельно от проб, которые отбирают для измерения расхода взвешенных наносов.

Пробы берут тем же прибором и тем же способом, что и пробы мутности, за ислючением детального способа, при котором пробы отбирают в двух точках на вертикали: на глубине 0,2h и 0,8h. Пробы, взя­тые в отдельных точках или интеграционно на вертикалях, объ­единяют в одну суммарную пробу. Она характеризует распреде­ление взвешенных наносов по крупности среднее в живом сече­нии. Объем пробы зависит от мутности реки и метода последую­щего анализа. Этот объем, л, определяют по формуле

V = 1000 a/Sm> (128)

где а — величина требуемой навески, г;

Sm — мутность ВОДЫ, г/м3.

Ежедневные единичные пробы воды на мутность берут в гидрометрическом створе на одной постоянной вертика­ли, расположенной в стрежневой части русла, а при широкой ре­ке и сложном профиле живого сечения — на двух стрежневых вертикалях.

Единичные пробы мутности берут ежедневно в сроки уровенных наблюдений один (в 08 ч), два раза (в 08 ч и 20 ч), иногда учащенно — несколько раз в сутки.

Единичные пробы мутности берутся суммарным (в двух точ­ках — 0,2h и 0,8Л), одноточечным (0,6К) и интеграционным спо­собами.