1.Выбор, обоснование и разбивка магистрали гидрометрических створов.

 

Гидрометрическим створом называется поперечник через реку, в котором измеряются расходы воды.

Для правильного определения расходов воды требуется на выбранном участке реки назначить направление гидрометрического створа так, чтобы поперечное сечение потока по линии створа было расположено нормально к среднему направлению течения. В первом приближении этому условию удовлетворяет створ, разбитый на глаз перпендикулярно общему направлению реки, ориентируясь на направления берегов.

В экспедиционных условиях разбивка гидрометрического створа, служащего для разовых определений расходов на прямолинейных участках рек шириной приблизительно до 100 м с видимо параллелоструйным течением, может производиться глазомерно.

Направление створа, предназначенного для систематических измерений, должно быть определено более точно.

На реках, имеющих широкую пойму, направление меженного створа (в основном русле) может не совпадать с общим направлением течения на пойме, образуя с ним некоторый угол. При угле менее 10° можно назначать одно направление створа для русла и для поймы; при угле более 10° направление створа назначают в виде ломаной линии, каждый отрезок которой перпендикулярен направлению течения пересекаемой им части русла.

На участках, имеющих русло, расчлененное на протоки, створы разбиваются отдельно в основном русле и в протоках, при этом полный расход определяется как сумма частичных расходов.

Как правило, на участке измерений стараются назначить один гидрометрический створ, совпадающий со створом водомерного поста или находящийся вблизи него. Однако в некоторых случаях возникает необходимость иметь два, а иногда и три створа. Это связано с тем, что в различные периоды года могут существенно изменяться условия протекания воды, например в период половодья, при развитии водной растительности, при возникновении ледяных образований и т. п. Каждый створ в этом случае назначается с соблюдением указанных выше условий, а также с учетом того, чтобы между створами не было увеличения или потерь стока, например впадения притоков, водозаборных сооружений и пр.

Если гидрометрический створ будет удален от створа основного водомерного поста, то необходимо устроить водомерный пост при гидрометрическом створе. За нуль графика поста на створе желательно принимать ту же отметку, что и на основном водомерном посту.

Ввиду того что условия протекания воды могут со временем изменяться, необходимо проверять правильность направления гидрометрического створа. На реках с устойчивым руслом изменение направления или перенос створа производится сразу же, как только гидрометрический створ перестает удовлетворять требованиям достаточно точного измерения расхода.

Следует иметь в виду, что с изменением уровня воды изменяется косоструйность течения, причем эти изменения бывают различны в разных местах потока. В основном русле изменения косоструйности обычно меньше, а при выходе воды на пойму —больше, особенно на пойменных участках.

Выбирать направление створа рекомендуется из условия, чтобы косина струй не превышала 30° по отношению к нормали к направлению створа. Если косина струй на отдельных вертикалях больше, то целесообразно выбрать новый створ.

При измерении скоростей течения на вертикалях компонентными вертушками (ГР-99, ГР-21, ГР-55) на штанге вертушку располагают нормально к линии створа, при этом косина струй учитывается автоматически соответственно компонентности применяемой вертушки.

При применении для измерения скоростей вертушек на тросе необходимо измерять также угол между осью вертушки и нормалью к линии створа, при этом проекция скорости определяется умножением измеренной скорости на косинус угла. Не останавливаясь здесь на способах определения углов, укажем, что в подобных случаях лучше всего применять измеритель течений ГР-42, позволяющий одновременно измерять скорость и угол.

Косина струй менее 10°, как правило, не учитывается, так как при этом ошибка измерения расхода не превысит 1, 5%.

Определение направления гидрометрического створа с применением измерителя течения ГР-42. Этот способ является более точным по сравнению с описываемым ниже способом разбивки створа с помощью поверхностных поплавков, кроме того, он требует меньшей затраты времени. Работа по определению направления створа выполняется в такой последовательности:

1) на предварительно выбранном створе производят промеры глубин, после чего, сообразуясь с шириной реки и очертанием линии дна, намечают скоростные вертикали в количестве не более 10—12;

2) на всех скоростных вертикалях измеряют скорости и направления течения на глубине 0, 6h от поверхности; полученное значение скорости принимается за среднюю скорость на вертикали;

3) вычисляют элементарные расходы на вертикалях путем умножения средней скорости на глубину

4) вычисляют частичные расходы по формуле

где q — элементарный расход на вертикали; b — расстояние между серединами участков профиля, примыкающих к данной вертикали.

Для частичного расхода, относящегося к первой вертикали, величина b будет определяться как сумма расстояний от, уреза воды до вертикали и от нее до середины расстояния между первой и второй вертикалями. Для частичного расхода, относящегося к последней вертикали, величина b определяется аналогично;

5) на план участка реки наносят в определенном масштабе в виде векторов значения полученных частичных расходов; направления их накладывают на плане по азимутам, определенным при измерении направлений течения

6) полученные таким образом векторы суммируют по правилу графического сложения векторов от произвольно выбранной точки О. Их геометрическая сумма и является линией направления движения основной массы воды в реке. Перпендикуляр к суммарному вектору даст искомое направление гидрометрического створа.

Выбранное направление створа закрепляют на местности прочными столбами-реперами.

Схема к определению

направления створа.

АБ — предварительно выбранный створ;

АВ — искомое направление створа.

Определение направления гидрометрического створа с помощью поверхностных поплавков. Этот способ является приближенным, так как направление створа определяется только в зависимости от среднего направления поверхностного течения, а не всей массы воды реки. Тем не менее этот способ применяют, но, конечно, при условии правильного распределения скоростей течения в потоке.

На выбранном участке разбивают три—пять вспомогательных створов через реку; расстояние между створами принимают в пределах от половины до двух ширин реки. Расстояние между верхним и нижним створами тщательно измеряют лентой.

На берегу устанавливают мензулу так, чтобы с ее стоянки была хорошо видна поверхность реки на всем участке работ. С помощью кипрегеля на мензульном планшете наносят створы и линии урезов воды обоих берегов, получая план русла реки на участке.

Полевые работы по определению направления створа производят так:

Схема к определению направления створа с по-

мощью поверхностных поплавков.

1) на пусковом створе, назначаемом на 5—10 м выше первого створа, в реку забрасывают последовательно 10—15 поплавков, равномерно распределяемых по ширине реки;

2) по сигналам наблюдателя производят засечки кипрегелем на мензульном планшете мест пересечений поплавками всех створов;

3) с помощью секундомера определяют продолжительность хода каждого поплавка от верхнего до нижнего створа.

Обработку наблюдений производят в поле непосредственно на мензульной стоянке. Для каждого поплавка вычисляют среднюю скорость его движения

где l — расстояние между верхним и нижним створами; t —продолжительность хода поплавка.

Засечки поплавков в створах, сделанные на мензульном планшете, соединяют последовательно прямыми пунктирными линиями, которые представляют собой траектории движения поплавков.

На линии среднего створа в точках пересечения его поплавками откладывают в избранном масштабе векторы скоростей.

Длина каждого вектора определяется скоростью поплавка, а направление принимается параллельным линии, соединяющей точки пересечения поплавком створов, соседних со средним.

Полученные векторы суммируют по правилу графического сложения векторов от произвольно выбранной точки. Геометрическая сумма векторов и будет представлять собой среднее направление поверхностного течения на данном участке.

Перпендикуляр к суммарному вектору принимается за направление искомого гидрометрического створа.

 

2. Уровни и их измерение

 

Количество (объем) воды, протекающей в реках и находящейся в озерах, болотах, в почвах и грунтах земной поверхности, непре­рывно изменяется. В соответствии с изменением количества воды уровни поверхностей водных объектов также непрерывно меня­ются. Характер этих колебаний определяется влиянием ряда фак­торов, обусловливающих многолетние, годовые, сезонные и суточ­ные колебания.

Многолетние колебания уровней связаны с периодическими ко­лебаниями климата вследствие более или менее длительных изме­нений в режиме общей атмосферной циркуляции. Наблюдающиеся в связи с этим длительные похолодания или потепления и сопут­ствующие им уменьшения или увеличения осадков, влажности и испарения вызывают увеличение или уменьшение стока воды, а следовательно, повышение или понижение уровней воды в реках, озерах, болотах и уровней подземных вод.

Многолетние колебания уровней воды могут быть вызваны так­же геологическими причинами (поднятие или опускание дна водо­ема) и эрозионно-аккумулятивной деятельностью рек. Так, напри­мер, в верховьях горных рек наблюдается непрерывный процесс глубинной эрозии (размыв) русла, вследствие чего абсолютные отметки средних многолетних уровней этих рек имеют устойчивую тенденцию к снижению. Эти изменения уровня не связаны с изме­нением количества воды.

Годовые колебания уровня воды определяются в основном метеорологическими условиями данного года, т. е. количеством осад­ков, выпавших на территории водосбора, температурами и влаж­ностью воздуха и ветрами, определяющими потери влаги на испа­рение. Размеры потерь воды на инфильтрацию (просачивание) в почвы и грунты хотя в основном и зависят от их состава, а также от геологического и геоморфологического строения бассейна, но они связаны и с метеорологическими условиями, в особенности в осенний и весенний сезоны. В годы с обильным увлажнением уровня в реках, озерах, болотах и близких от поверхности подзем­ных вод стоят выше» чем в сухие годы. Вследствие медленного дви­жения воды в порах грунтов колебания уровней глубоко залега­ющих подземных вод отражают влияние метеорологических усло­вий данного года лишь спустя 1—2 года.

Сезонные колебания уровня воды в реках» озерах, болотах оп­ределяются прежде всего географическим положением их водо­сборного бассейна и его физико-географическими условиями. Не­посредственно влияют на ход уровней в отдельные сезоны клима­тические условия, в частности распределение осадков внутри года. Именно этим обстоятельством и обусловливается весеннее (март— апрель) половодье на реках европейской части СССР, в бассейнах которых количество зимних осадков составляет около 30% годо­вой их суммы, в отличие от дальневосточных рек, где основное по­ловодье наблюдается летом (июль—август), так как 90—95% годовых осадков выпадает здесь летом.

Сезонные колебания уровней зависят также от высоты и рельефа бассейна, а также от его лесистости, заболоченности и озерности. У горных рек и озер, питающихся от таяния высокогорных снегов и ледников, наивысшие уровни обычно наблюдаются в июле (Кубань, Амударья). Кроме того, для горных рек (Ингур, Рион, Чорох) характерно большое количество паводков от дождей. Влияние лесистости, заболоченности и озерности бассейна реки выражается в сглаживании и выравнивании хода уровней по отдельным сезонам года, что хорошо видно на реках Свири, Неве, Орше и др.  

В летний период колебания уровней воды в реках могут обус­ловливаться развитием и отмиранием водной растительности.

Сезонные колебания уровней воды в реках тесно связаны и сле­довыми явлениями. Так, почти на всех реках в период замерзания наблюдается вначале кратковременный подъем уровней вследст­вие резкого возрастания сопротивления движению воды в момент ледостава, а затем снижение уровней в связи с переходом рек на грунтовое питание.

Периодические размывы русла и отложения в нем наносов при прохождении паводков, что особенно ярко бывает выражено у гор­ных рек, накладывают дополнительный отпечаток на характер се­зонных колебаний уровней воды. Значительное влияние на колеба­ния уровней воды в реках и озерах могут оказывать гидротехни­ческие сооружения и забор воды на орошение.

Суточные колебания уровня воды в низовьях рек могут вызы­ваться приливами, как, например, на реках Онеге, Северной Двине, и сгонно-нагонными ветрами, влияние которых более ярко выра­жено в устье Невы и более слабо в устьях Волги, Дона, Днепра и других рек. Определенно выраженный суточный ход уровня наблю­дается у небольших рек с ледниковым питанием (Зеравшан, Ку­бань в верховьях) вследствие суточного изменения метеорологи­ческих элементов (солнечной радиации, температуры воздуха), влияющих на таяние ледников. Суточный ход уровня воды отмечается на малых реках при выпадении в их бассейнах дождей. Суточные колебания уровня воды характерны для периода осенних и весенних ледоходов на реках (или участках рек), где наблюдаются явления зажоров и заторов льда, а также на сплавных реках при образовании заломов. Выше заторов, зажоров и заломов уро­вень воды резко поднимается, а ниже - столь же резко падает.

 Совмещенный график колебаний уровней воды р. Иртыша (до зарегулирования).

1— Усть-Каменогорск, 2634-й км от устья; 2 — Семипалатинск, 2427-й км от устья;

 3 — Семиярская, 2244-й км от устья; 4—Павло­дар, 2017-й км от устья.

 

Значительные суточные колебания уровня воды наблюдаются в нижних бьефах крупных гидроузлов в связи с работой ГЭС по суточному графику нагрузки; наибольшие уровни бывают при про­пуске максимальных расходов через турбины в суточный период максимума нагрузки. В верхних бьефах гидроузлов суточные ко­лебания уровня менее выражены ввиду значительного объема во­ды в водохранилище.

Уровни воды в реках по их длине (от истока к устью) пре­терпевают значительные изменения. Колебания уровней воды по длине рек хотя и сохраняют свои основные очертания, но в значительной степени сглаживаются по мере приближения к устью рек.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: