Измерение расхода взвешенных наносов

Измерение расхода взвешенных наносов обычно совмещается с измерением расходов воды и заключается в отборе проб воды для последующего определения веса содержащихся в ней наносов и вычисления мутности, т. е. весового содержания наносов в еди­нице объема воды. Пробы воды берут описанными выше прибо­рами на скоростных вертикалях одновременно с измерением ско­ростей течения.

При измерении расхода взвешенных наносов берут следующие пробы воды:

1) пробы на мутность на скоростных вертикалях для вычисле­ния расхода наносов;

2) контрольные единичные пробы на мутность для установления связи между мутностью единичной пробы и средней мутностью реки;

3) пробы для определения крупности взвешенных наносов.
   

Для вычисления стока наносов берут ежедневные единичные пробы воды в том же месте живого сечения, в котором брали кон­трольные единичные пробы при измерении расхода воды.

Для правильного учета естественного стока наносов створ, в ко­тором берут пробы воды на мутность, должен находиться на уча­стке реки, где отсутствуют искажения мутности воды (например, землечерпание в русле, выпуск сточных вод промышленными пред­приятиями и т. п. ).

Количество измерений расходов взвешенных наносов в течение года устанавливают в зависимости от режима реки и степени изученности стока наносов в данном створе.

В среднем в первые два-три года наблюдений на равнинных реках назначают не менее 20-25 измерений расхода наносов в год, а на горных реках в течение первых трех-пяти лет – до 30-40 измерений. Наибольшее количество расходов (10—12) измеряют в половодье. В межень расходы измеряют один-два раза в месяц, а во время прохождения паводков - не менее двух раз на подъ­еме и двух раз на спаде. На горных реках с паводочным режимом измерения расходов производят равномерно в течение всего паводочного периода.

В последующие годы, если будут установлены устойчивые за­висимости для расчета стока наносов, количество измерений расхо­дов может быть сокращено и назначается отдельно для каждого створа с учетом полученных результатов и режима наносов.

Если створ расположен на участке реки с сильно деформируе­мым руслом, то расходы взвешенных наносов необходимо изме­рять чаще: четыре—шесть раз в месяц.

Точность определения расходов взвешенных наносов при тща­тельном выполнении работ описанными ниже методами составляет в среднем для равнинных рек ± (10—15) %; на горных реках опре­деление расхода взвешенных наносов связано с рядом затрудне­ний, вследствие чего точность определения расхода наносов сни­жается.

Как уже указывалось, измерение расхода взвешенных наносов производится совместно с измерением расхода воды и поэтому включает в себя операции, необходимые для измерения расхода воды (измерения уровня воды и уклона водной поверхности, про­меры глубин, измерение скоростей течения); дополнительно берут пробы воды на мутность.

Пробы воды на мутность для определения расхода взвешенных наносов берут следующими способами: точечным, суммарным и ин­теграционным.

Точечный способ заключается в том, что пробы воды бе­рут в отдельных точках скоростных вертикалей; применяется в трех разновидностях: детальном, двухточечном и одноточечном. При де­тальном способе пробы воды берут в пяти точках на вертикали: у поверхности, на 0, 2h, на 0, 6h, на 0, 8h и у дна. На вертикалях с малыми глубинами число точек сокращают: пробы берут в двух точках (0, 2h, 0, 8h) или в одной точке (0, 6h). Детальный способ применяют при необходимости более точно определить рас­ход наносов, обычно в первые два-три года наблюдений, и когда средняя мутность реки более 100 г/м³.

В дальнейшем переходят на сокращенный способ, при котором уменьшают число вертикалей и число точек на них. Такой переход допустим при условии, что расходы, измеренные сокращенным способом, отличаются от расходов, измеренных детальным спосо­бом, не более чем на 10%.

Двухточечный способ применяют на больших и средних реках при небольшой мутности, в пределах 50—100 г/м³. Одноточечный способ применяют при такой же мутности, но на малых реках.

При наличии ледяного покрова, а также в зарастающих руслах применяют двухточечный способ: пробы берут в точках 0, 15h и 0, 85h (h —рабочая глубина).

Суммарный способ заключается в том, что пробы воды берутся в двух точках на каждой вертикали (0, 2h и 0, 8h), а затем сливаются в общий сосуд и определяется мутность суммарной пробы. Этот способ применим только при незначительной мут­ности, именно при средней мутности реки менее 50 г/м³. При мут­ности менее 20 г/м³ допускается сливать пробы по всему живому сечению; в этом случае объем суммарной пробы должен быть не менее 10 л. Пробы воды, взятые в разных точках, должны иметь одинаковый объем (расхождение не более 10%).

Интеграционный способ заключается в том, что проба воды забирается непрерывно по всей глубине вертикали при пере­мещении батометра от поверхности ко дну и обратно. Этот способ, как показал опыт, менее точен. Применять его целесообразно при неустановившемся движении воды, когда происходит быстрое изме­нение гидравлических элементов потока. В этом случае очень важно произвести измерения быстро, что и достигается при интег­рационном способе. При взятии проб интеграционным способом не­обходимо обеспечить равномерное перемещение прибора. Объем пробы должен быть несколько меньше емкости прибора, это слу­жит контролем того, что собранная проба осреднила мутность по всей вертикали. Скорость перемещения прибора вдоль вертикали подбирается в каждом случае опытным путем. При средней мут­ности воды в реке менее 50 г/м³ допустимо интеграционные пробы с отдельных вертикалей объединять в одну суммарную пробу для всего живого сечения.

Объемы проб при каждом способе устанавливают из расчета, чтобы при последующем фильтровании осадок наносов на фильтре был бы весом не менее 0, 1 г. Для обеспечения этого ус­ловия необходимые объемы проб в зависимости от преобладающей мутности в живом сечении определяется по таблице 2.  

Преобладающая	Объем пробы, л
мутность, г/м3
> 100	Не менее 1
50—100	2
20—50	5
< 20	10

                                 Таблица 2

 

 

Если объемы проб меньше указанных, то это может повлечь за собой погрешности вследствие потерь наносов при фильтровании. Если прибор не может взять пробу сразу в требуемом объеме, то следует брать повторные пробы. Объем каждой пробы должен быть измерен на месте.

Взятые пробы воды со взвешенными наносами сливают каждую в отдельную посуду, предварительно тщательно вымытую чистой водой, и закупоривают. Проба снабжается этикеткой с указанием названия реки, створа, номера расхода, точки на вертикали, объема пробы и даты. Первичная обработка проб производится на посту и заключается в выделении наносов из воды путем автоматического, фильтрования с предварительным отстоем наносов или фильтрования под давлением. Более подробно этот вопрос рассматривается ниже. Выделенные из пробы на фильтр на­носы засушиваются на воздухе. Затем фильтры с наносами тщательно упаковывают в пергаментные пакетики и пересылают в лабораторию, где определяют их вес. Данные о весе наносов в пробах используют для определения мутности и вычисления рас­хода наносов.

Контрольные единичные пробы воды на мутность берут при каждом измерении расхода взвешенных наносов в том же месте, где берут ежедневные единичные пробы, теми же прибо­рами и в том же объеме (объем пробы должен соответствовать данным табл. 2). Первичная обработка проб производится на посту, а взвешивание фильтров с наносами—в стационарной ла­боратории. По весу наносов в пробе и объему пробы определяют мутность контрольной единичной пробы (ρ _{ед. контр.} г/м³).

Пробы для определения крупности взвешенных наносов берут не при каждом измерении расхода наносов, а только в характерные периоды гидрологического режима — половодье, па­водки и межень (при мутности более 50 г/м³). Всего за год прово­дится 4—10 определений крупности взвешенных наносов. Пробы берут во время измерения расхода наносов на всех скоростных вертикалях тем же прибором и тем же способом, что и пробы для измерения расхода наносов, но отдельно от них. Взятые пробы сливают в одну для всего живого сечения. При детальном способе пробы для определения крупности берут в двух точках на верти­кали: на 0, 2h и 0, 8h. Объем пробы зависит от мутности воды в реке и от того, какой вес наносов требуется для проведения анализа: при анализе методом фракциометра навеска должна составлять 0, 5—2, 0 г, при анализе методом пипетка — фракциометр — 2—7 г (указанные методы анализа рассматриваются ниже). Объем пробы в литрах определяется по формуле

 

                                                                  (1)

где а — величина требуемой навески в граммах; ρ — мутность воды в г/м³.

Обработка пробы производится в стационарной лаборатории.

Ежедневные единичные пробы воды на мутность берутся в сроки водомерных наблюдений один (в 8 часов) или два раза в сутки (в 8 и 20 часов). В периоды небольшой мутности, в межень, пробы берутся один раз, при повышении мутности свыше 100 г/м³ (в паводки и половодья) — два раза. При резких колеба­ниях мутности, например на горных реках с паводочным режимом при внутрисуточном ходе мутности, пробы берут учащенно. При малой мутности (менее 50 г/м³) пробы сливают по пятидневкам и анализируют суммарную пробу. При мутности менее 20 г/м³ (в пе­риоды устойчивой летней и зимней межени) анализируют суммар­ные пробы по декадам.

Как уже указывалось, ежедневные единичные пробы берут в по­стоянном месте, которое должно отвечать определенным требованиям_. Оно должно находиться на одной из постоянных вертикалей в стрежневой части потока. Важно в процессе наблюдений убедиться, что мутность единичных проб, взятых на выбранном месте, находится в постоянном соотношении со средней мутностью воды реки. Нельзя брать единичные пробы в прибрежных участках, в за­стойных зонах.

Для взятия ежедневных единичных проб используются те же приборы, что и при измерении расхода наносов и при взятии контрольных единичных проб. Ежедневные пробы берутся неизменно однотипными приборами. Применяется суммарный способ взятия проб (в двух точках —0, 2h и 0, 8h), одноточечный (0, 6h) или ин­теграционный. Объем пробы устанавливается в соответствии  с     таб. 2. Первичная обработка проб производится на посту. Высушенные фильтры с наносами отправляют в лабораторию, где оп­ределяется вес наносов. По весу наносов и объему пробы подсчитывается мутность.

 

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: