4.Гидрологическое исследование поста на р.Нура
-организация водомерных постов;
-нивелировка постовых устройств и привязка к реперам Госсети;
-нивелирование мгновенного продольного профиля водной поверхности
4.1 На территории РК действует государственная сеть гидрологических постов, на которых ведутся наблюдения за элементами режима вод.
Гидрологическим постом называется место на берегу или акватории водного объекта, выбранное и оборудованное по определенным правилам для производства систематических гидрологических наблюдений по утвержденным программам и методикам, и для передачи информации о результатах наблюдений. В зависимости от водного объекта, на котором оборудован гидрологический пост, он называется речным или озерным (на озере, водохранилище).
Речной гидрологический пост, на котором учитываются уровень и сток воды, иногда называют расходным, а пост, где ведутся наблюдения только за уровнем воды, - уровенным.
Наблюдатель гидрологического поста в своей работе обязан руководствоваться официальными пособиями – Наставлениями, - где содержится описание всех видов наблюдений и работ, выполняемых на речных гидрологических постах, действующих на средних и больших реках. Непосредственное руководство работой постов осуществляется областными центрами по гидрометеорологии (ЦГМ). Специалисты ЦГМ – инженеры и техники – выбирают места для наблюдений, организуют строительство и ремонт гидрометрических и вспомогательных сооружений и установок, проверяют исправность приборов и оборудования, инструктируют наблюдателей и контролируют их работу. В отделах гидрологии ЦГМ анализируются и обрабатываются материалы наблюдений и составляются гидрологические ежегодники, в которых помещаются характеристики элементов режима рек, озер водохранилищ, необходимые для гидрологического обеспечения народного хозяйства. Общее руководство деятельностью гидрологической сети осуществляется Казгидрометом. Гидрологические посты подчинены непосредственно ЦГМ. По всем вопросам работы и материально-техническому обеспечению поста наблюдатель обращается непосредственно к руководству ЦГМ, к которому данный пост прикреплен. Методическое руководство гидрологическими постами, входящими в состав областных ЦГМ, осуществляется специалистами-гидрологами ЦГМ. Общее методическое руководство гидрологической сетью осуществляется производственно-методическим центром Казгидромета.
Гидрологическая сеть, в зависимости от своего предназначения, делится на основную и специальную. Основная сеть состоит из пунктов наблюдений, действующих постоянно (реперные посты) или длительное время (периодические посты). Она предназначена для изучения пространственно-временных закономерностей гидрологического режима рек, государственного учета водных ресурсов и влияния на них хозяйственной деятельности, обеспечения службы прогнозов, государственных и хозяйственных органов режимной и оперативной информацией о водных объектах, эксплуатации водных ресурсов и управления ими. Реперные (вековые) посты действуют постоянно и предназначены для изучения многолетних и вековых колебаний и изменений гидрологического режима рек под влиянием климатических и хозяйственных факторов. Периодические посты – с ограниченным сроком действия – предназначены для обеспечения детализации гидрологических характеристик по территории. Они могут быть круглогодичными и сезонными. Сезонные посты организуются на пересыхающих и перемерзающих реках. Специальные постыорганизуются для решения научных и локальных практических задач (оповещение об особо опасных гидрологических явлениях, эксплуатации водных объектов и т.п.), когда эти задачи не могут быть обеспечены постами основной сети. Специальные посты проводят наблюдения по специальным программам и могут быть закрыты после решения поставленных задач.
По основным задачам и способам доведения информации до потребителя посты гидрологической сети подразделяются нарежимные и информационные:
режимные посты предназначены, в основном, для получения режимной информации о реках в месячном, годовом и многолетнем разрезах;
информационные постыиспользуются для передачи информации о текущем состоянии водных объектов по каналам оперативной связи (телефон, телеграф, электронная почта, радио) для оповестительных, прогностических или эксплуатационных целей.
Гидрологические посты в зависимости от состава и сроков наблюдений, подразделяются на посты первого, второго и третьего разрядов. Гидрологические посты I разряда выполняют наблюдения и работы, состав которых и сроки приведены в таблице 1.1. Гидрологические посты II разряда выполняют наблюдения и работы, указанные в пунктах 1, 3, 5, 6, 7 и 8 таблицы 1.1, причем, из п.3 выполняется только взятие проб воды на химический анализ. Гидрологические посты III разряда производят те же виды наблюдений и работ, что и посты II разряда, за исключением метеорологических наблюдений (п. 5) и взятия проб на химический анализ. Сроки наблюдений на постах II и III разрядов те же, что и на постах I разряда.
Наблюдатели всех постов проводят гидрологические наблюдения и работы, обработку их результатов в соответствии с требованиями Наставлений. Кроме того, наблюдатели постов принимают участие во всех работах, выполняемых работниками ЦГМ во время их пребывания на посту: участвуют в оборудовании и ремонте постовых устройств и гидрометрических створов, топографических работах, измерениях расходов воды, гидрохимических наблюдениях и т.п.
Таблица 1.1 - Состав и сроки наблюдений и работ, выполняемых гидрологическими постами I разряда
|
Вид наблюдений, работ |
Сроки наблюдений, работ |
а) за высотой уровня воды
б) за температурой воды
в) за толщиной льда, шуги и высотой снега на льду г) за ветром и волнением (визуально)
д) за явлениями ледового режима
е) за распространением водной растительности (визуально) ж) за высотой уровня подземных вод
|
Ежедневно в 08 и 20 ч по местному времени; в период половодья и дождевых паводков более учащенно, по указанию ЦГМ Ежедневно в 08 и 20 ч по местному времени в период, свободный от ледяного покрова. (Выполняется по указанию ЦГМ) 10, 20 числа и в последний день месяца. Учащенно, по указанию ЦГМ Ежедневно в сроки измерения уровня воды в период, свободный от ледяного покрова Ежедневно в сроки измерения уровня воды (в период замерзания и вскрытия – учащенно) 10, 20 числа и в последний день месяца По указанию ЦГМ В межень одно измерение через 7-10 суток в 08 часов местного времени. В паводковый период 5-6 измерений на подъеме и 5-8 измерений на спаде половодья, более учащенно – по указанию ЦГМ По плану гидропоста
По плану гидропоста или указанию ЦГМ
В сроки и в адреса по указанию ЦГМ |
|
а) за температурой воздуха
б) за осадками в) за атмосферными явлениями г) за снежным покровом (высотой и плотностью снега):
д) за метеорологической дальностью видимости, облачностью и ветром (визуально) е) составление и передача телеграмм об осадках и опасных метеорологических явлениях в светлое время суток 7. Участие в работе при производстве гидрологических и геодезических работ 8. Первичная обработка материалов наблюдений и составление месячных таблиц |
Ежедневно в 08 и 20 ч по местному времени Ежедневно в 08 и 20 ч по местному времени В течение суток
В 08 ч по местному времени По плану поста По указанию ЦГМ
В сроки и адреса по указанию ЦГМ
По плану ЦГМ
Регулярно в течение месяца
|
4.2Устройство и оборудование поста производятся на основе проекта, составленного по материалам полевых работ, выполненных при выборе и обследовании участка реки (озера).
Из постовых устройств в первую очередь необходимо заложить реперы, за двое-трое суток до нивелирования.
Реперы. Для того, чтобы результаты наблюдений за уровнем воды в течение года и за ряд лет были сравнимы между собой, высотное положение нулей всех водомерных устройств периодически проверяется путем нивелирования от постоянных, надежно сохраняющих свою высоту реперов, которые являются составной частью оборудования каждого поста. На гидрологическом посту устанавливаются два капитально сооруженных репера: основной, находящийся в месте, обеспечивающем его полную сохранность, и контрольный, находящийся, как правило, в створе поста, выше границы затопления при высшем уровне. Основной репер должен удовлетворять требованиям долговременной сохранности и неизменяемости его высоты и служит для проверок высоты контрольного репера. Контрольный репер служит для систематических поверок высотного положения свай, нулей реек и других водомерных устройств.
Все работы по нивелированию постовых устройств производятся техником или инженером ЦГМ.
Для установки реперов выбирают места, не подверженные затоплению, заилению, сползанию и другим смещениям грунта. Не допускается устанавливать реперы на тропинках, огородах, дорогах. Основание репера поста закладывают на глубине не менее чем на 0,5 м ниже линии сезонного промерзания грунта. По назначению и по долговечности реперы делятся на постоянные и временные. Основной репер как правило, должен быть постоянным. Постоянные реперы могут быть стенными и грунтовыми. Постоянный грунтовый репер - это труба, основание которой закладывается в бетонный монолит или каменную кладку. Постоянные реперы для лучшей их сохранности часто делаются потайными. Головки потайных реперов скрыты под землей на глубине 0,5м. Для опознавания места расположения репера на поверхности земли насыпают курган. Открытый основной грунтовый репер может быть установлен только в таком месте, где он не может быть поврежден.
При наличии поблизости от поста капитальных сооружений или скал в качестве репера поста может быть установлен стенной репер, который заделывается в отверстие стены или скалы на цементном растворе. Для установки нивелирной рейки вырубается полочка или делается насечка. Место установки рейки отмечается масляной краской.
Контрольный репер устанавливается возможно ближе к водомерным устройствам, но вне зоны затопления высокими водами, в месте, обеспечивающем сохранность и неизменность его высоты. При наличии широкой поймы, затопляемой не ежегодно, а при исключительно высоких подъемах уровня, допускается установка контрольного репера на пойме – вблизи от бровки берега, в месте, не затопляемом при обычных паводках.
Реперы должны иметь отчетливо и прочно сделанные надписи с обозначением ведомства, номера и года установки. Данные о реперах заносятся в Техническое дело гидрологического поста.
Контрольное нивелирование нулей водомерных устройств производится, как правило, от более близко расположенного к ним репера. По основному реперу только периодически проверяется высотное положение контрольного репера. Отметки реперов определяются нивелированием, связывающим их с реперами государственной опорной геодезической сети. Все работы по нивелированию постовых устройств производятся техником или инженером ЦГМ. Если в промежутке между нивелировками наблюдались явления, которые могли повлиять на высоту устройств, (например, в результате прошедшего паводка редкой повторяемости, после интенсивного ледохода, при оползнях или разрушениях берегов, при выпучивании грунта и т.п.), наблюдатель обязан немедленно сообщить об этом в ЦГМ или до приезда специалиста самому (если это возможно) проверить высотное положение постовых устройств ватерпасовкой.Ватерпасовка производится при помощи водомерной рейки и 2-3 – метрового профугованного бруска толщиной 3-4 см и шириной 5-8 см с прикрепленным к нему уровнем. Уровень прикрепляется металлическими скобами в середине бруска на его узкой грани. Перед ватерпасовкой брусок с уровнем должен быть проверен. Для этой цели вбивают в землю два колышка. Кладут на них брусок и затем подбивают один из колышков так, чтобы пузырек воздуха в трубке уровня устанавливался точно посередине. После этого перекладывают на колышках концы бруска и если пузырек уровня установиться опять точно на середине, брусок с уровнем признается пригодным. Если же после перекладки пузырек уровня отойдет от середины, низ рейки следует снова тщательно профуговать и добиться такого положения, чтобы при перекладке бруска пузырек уровня оставался посередине. Схема ватерпасовки приведена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1. Схема ватерпасовки.
Отсчеты по рейке нужно производить два раза, перекладывая брусок с уровнем на 180о. При наличии промежуточных точек между сваями (для которых проверяется превышение) в целях контроля ватерпасовка производится в два хода от верхней сваи к нижней, и обратно. За окончательное превышение одной сваи над другой принимается среднее из двух полученных превышений. Отсчеты по водомерной рейке берутся и записываются в заранее приготовленный разграфленный лист бумаги с точностью до 0,2 см. Лист записи результатов ватерпасовки вклеивается в водомерную книжку.
Нивелирование — это вид геодезических измерений, в результате которых определяют превышения точек, а также их высоты над принятой уровенной поверхностью. Нивелирование производят для изучения форм рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений.
Основными геодезическими приборами, которыми производятся измерения, являются нивелиры. Рассмотрим устройство их основных частей, которые являются также основными частями и других геодезических приборов.
Рис. 2.2. Зрительная труба нивелира:
а — разрез; б — оптическая схема; в — поле зрения и сетки нитей в различных приборах; 1 — объектив; 2 — линза; 3 — кремальера; 4 — стеклянная пластина; 5 —окуляр; 6 — регулировочные винты; 7, 8 — вертикальные и горизонтальные нити.
Зрительная труба (рис. 2.2, а) представляет собой оптическую систему (рис. 2.2, б), помещенную в металлический корпус (трубу). С одного края трубы размещен объектив 7, с другого — окуляр 5. Между ними находится двояковогнутая линза 2. В окулярной части трубы есть стеклянная пластина 4 с нанесенной на ней сеткой нитей (рис. 2.2, в).
Специалиста, применяющего для измерений приборы со зрительными трубами, принято называть наблюдателем. При работе со зрительной трубой наблюдатель совмещает перекрестие сетки нитей с наблюдаемым предметом. Линия, соединяющая оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей, называется визирной осью трубы. Процесс наведения зрительной трубы на точку наблюдения называют визированием. В момент совмещения перекрестия сетки нитей с какой-либо точкой визирная ось трубы проходит через эту точку. Вращением фокусировочного кольца, или кремальеры, 3 перемещают фокусирующую линзу 2, добиваясь четкого изображения наблюдаемого предмета. Такое действие называют фокусированием. Перемещением окуляра 5 относительно сетки нитей фокусируют изображение сетки. Окуляр перемещают вращением окулярного кольца. Геодезические приборы оборудуют уровнями.
Уровни геодезических приборов бывают цилиндрические и круглые.
Цилиндрический уровень (рис. 2.3.) представляет собой стеклянную ампулу 1, заполненную жидкостью 2 (спирт, эфир). Часть пространства, заполненную парами этой жидкости, называют пузырьком уровня. Внутренняя (верхняя) поверхность ампулы отшлифована по дуге определенного радиуса. На верхней наружной ее поверхности нанесены двухмиллиметровые деления. Среднюю точку шкалыОназывают нуль-пунктом. Касательную линию в нуль-пункте к дуге внутренней поверхности уровня называют осью цилиндрического уровня.
Использование уровня основано на свойстве пузырька занимать наивысшее положение. Если пузырек 3 уровня переместить на одно деление относительно начального положения, то ось уровня склонится на величину т, называемую ценой деления уровня. Как правило, цена деления цилиндрических уровней геодезических приборов бывает 2...60".
Рис. 2.3. Цилиндрический уровень и уклоны при положении пузырька:
а — вид сбоку; б — вид сверху; 1 — ампула; 2 — жидкость; 3 — пузырек; 4 — исправительный винт; 5 — уклон ампулы.
Круглый уровень (рис. 2.4.) отличается от цилиндрического тем, что его верхняя часть отшлифована по сферической поверхности. Деления на внешней стороне представляют собой концентрические окружности, а осью уровня является радиус сферы, проходящий через нуль-пункт. Цена деления круглых уровней от нескольких единиц до нескольких десятков минут.
Рис. 2.4. Круглый уровень:
1 – ампула, 2 – жидкость, 3 – пузырёк.
Подставка и штатив (рис.2.5, а, б) служат для крепления и установки геодезическихприборов. Вращением подъемныхвинтов 1 подставки изменяют положение вертикальной оси вращения прибора, а следовательно, и всех остальных его частей. Ось прибора вставляется в отверстие 2 и закрепляется в подставке винтом 3. Подставка крепится на столике 4 штатива становым винтом 5. Штатив имеет три деревянные или металлические ножки, которые шарнирно соединены с головкой штатива. Ножки бывают раздвижные и цельные. Нижние концы ножек снабжены металлическими наконечниками 7. Штатив обеспечивает устойчивость прибора. В собранном виде штатив переносят на плечевом ремне 6.
Рис. 2.5. Установка и крепление геодезических приборов:
а – подставка; б – штатив; 1,3,5, - винты; 2 – отверстие для установки прибора; 4 – столик; 6 – ремень; 7 – наконечник.
Нивелирная рейка (рис. 2.6, а) состоит из двух брусков двутаврового сечения, соединенных между собой металлической фурнитурой. Это позволяет складывать рейку для транспортирования. Рейка имеет градуировку на обеих сторонах. Сантиметровые шашки наносят по всей длине рейки с погрешностью 0,5 мм и оцифровывают через 1 дм. Высота подписанных цифр не менее 40 мм. На основной стороне рейки шашки черные на белом фоне, на другой — красные на белом фоне. На каждой стороне рейки три цветные шашки каждого дециметрового интервала, соответствующие участку в 5см, соединяются вертикальной полосой. Для контроля при отсчетах по двум сторонам рейки начало первого оцифрованного дециметрового интервала контрольной стороны смещено по отношению к началу первого оцифрованного дециметрового интервала основной стороны.
Для удобства и быстроты установки нивелирные рейки иногда снабжают круглыми уровнями и ручками. На торцах нивелирной рейки укрепляют пятки в виде металлических полос толщиной 2 мм.
Рейки маркируют так: например, тип РН-10П-3000С означает, что это рейка нивелирная, со шкалой деления 10 мм, подписью цифр «прямо», длиной 3000 мм, складная. Для точных и технических работ выпускают рейки длиной 3 и 4 м.
Нивелирные рейки можно применять в разное время года при различных метеорологических условиях. Температурный диапазон работы реек -40...+50 °С.
Во время работы рейки устанавливают на деревянные колья, костыли или башмаки.
Костыль (рис. 2.6, б) — это металлический стержень с заостренным концом с одной стороны и сферической шляпкой с другой. Для забивки костыля в грунт на верхний торец его надевают крышку.
Башмак (рис. 2.6, в) — это толстая круглая или треугольная металлическая пластина на трех ножках. В середине пластины укреплен стержень со сферической шляпкой, на которую опирают нивелирные рейки.
Рейки устанавливают вертикально «на глаз» или с помощью уровня. Если уровня нет, отсчет по рейке берут при покачивании рейки в сторону нивелира и от него. Из всех видимых отсчетов берут наименьший — он соответствует отвесному положению рейки.
Отсчеты по рейкам (рис. 2.6, г) производят по средней нити нивелира — по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Сделать отсчет по рейке — это значит определить высоту визирной оси нивелира над нулем (основанием) рейки. Цифры считывают в такой последовательности: сначала меньшую подпись, видимую вблизи средней нити (сотни миллиметров), потом прибавляют к ней целое число делений, на которое нить сетки отстоит от меньшей подписи в сторону большей (десятки миллиметров), затем наименьший десятимиллиметровый отрезок делят «на глаз» (число миллиметров). Отсчет записывают в миллиметрах (на рис. 2.6, г он равен 1514).
Рис. 2.6. Нивелирная рейка:
а –внешний вид; б –костыль; в – башмак; г – отсчёты по рейке.
4.3 Нивелировка поста
необходима для определения высотного
положения нулей наблюдения водомерных
устройств (реек, свай) относительно
репера поста и нуля графика. Нивелировка
ведется по IV классу от основного репера
через контрольный двойным ходом — в
прямом и обратном
направлениях. Расхождение сумм превышений,
полученных по прямому и обратному ходу,
должно быть не более ±3
мм, гдеn—
число стоянок инструмента за один ход.
Кроме отметок постовых устройств, нивелированием определяется высота рабочего уровня в створе поста по колу, забитому вровень 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 определением уровня по контрольным постам делается засечка этого уровня на ленте самописца.
Результаты нивелировки постовых устройств записываются в нивелировочный журнал, где вычерчивается также схематический план нивелирного хода. Полученные отметки постовых устройств и их приводки к нулю графика переписывают в техническое дело поста и в справочную таблицу полевой книжки. По результатам нивелирования вычерчивают профиль поста ( рис. 2.7.).
Рис. 2.7. Схема свайного водомерного поста