- •Какие задачи решает современная гидрология, гидрометрия.
- •Методика измерения уровней воды на гидрологических постах.
- •Обработка материалов наблюдений за уровнями воды.
- •Приборы для измерения глубины воды.
- •Способы измерения глубин.
- •Расположение промерных сечений и вертикалей. Изобаты.
- •Измерение поверхностных скоростей потока поплавками.
Вопросы к экзамену по гидрологии
-
Какие задачи решает современная гидрология, гидрометрия.
Наука, изучающая режим и деятельность воды на поверхности земного шара, называется гидрологией. Она подразделяется на океанологию, гидрогеологию и гидрологию суши. Океанология изучает процессы, происходящие в мировом океане, гидрогеология — режим и свойства подземных вод. Гидрология суши изучает режим поверхностных вод, имея три самостоятельных направления — гидрологию рек, гидрологию озер и гидрологию болот. Большинство инженерных задач связано с использованием рек, поэтому речная гидрология и получила наибольшее развитие. Гидрология рек, как часть гидрологии суши, занимается исследованием закономерностей изменяющегося состояния водных объектов, соответственно физико-географическим условиям бассейна, а также гидротехническим мероприятиям. Гидрологический режим характеризуется многолетними, сезонными и суточными колебаниями: 1) Уровней воды (режим уровнен), 2) Расходов воды (режим стока), 3) Температуры воды (термический режим), 4) Количества и состава твердых частиц, переносимых потоком (режим наносов), 5) Химического состава и концентрации растворенных в воде веществ (гидрохимический режим), 6) Изменения русла, реки (режим русловых процессов).
В зависимости от целей и методов изучения водных объектов, а также содержания задач по использованию водных ресурсов в гидрологии суши особо выделяют еще две научные дисциплины: гидрометрию, которая рассматривается как «измерительная часть» гидрологии, в задачи которой входят методы измерений и наблюдений с целью изучения режима вод (измерение и обработка) — высот уровней воды и наносов, скоростей течения и т. п. Другая, выделяемая в отдельную дисциплину часть гидрологии, называется гидрографией, которая занимается изучением и' описанием конкретных водных объектов, а также рассмотрением закономерностей географического распространения вод и особенностей морфологии, хозяйственного значения и использования их. Одной из главных задач гидрологии являются водные (гидрологические) исследования, так как на материалах гидрологического изучения режима водных объектов основывается проектирование, строительство и эксплуатация сооружений на них.
-
Методика измерения уровней воды на гидрологических постах.
Наблюдения за уровнем воды на посту. Первичная обработка результатов наблюдении
Наблюдения за уровнем воды на гидрологическом посту проводят ежедневно в основные сроки: 08 и 20 ч по местному времени. При устойчивых уровнях ограничиваются наблюдением в 08 ч. При прохождении половодья, особенно с резким подъемом и спадом, наблюдения за уровнем воды выполняют учащенно, преимущественно в четыре срока (02, 08, 14 и 20 ч), а в отдельные периоды через каждые 2 ч. На постах, оборудованных самописцами, измерения проводят раз в сутки.
На реечном посту высоту уровня определяют путем взятия отсчета по делениям рейки на линии поверхности воды.
Измерение высоты уровня на свайном посту производят с помощью переносной рейки, устанавливаемой вертикально на головку (гвоздь, костыль) ближайшей к берегу затопленной сваи.
При подъеме или спаде уровня воды, когда возникает необходимость перенести наблюдения с одной сваи или рейки на другую, уровень наблюдают одновременно как по одной, так и по другой ближайшей свае или рейке в два срока подряд. Это служит контролем высотного положения свай и реек.
Отсчет по постоянной или переменной рейке берут с точностью до 1 см. При стоянии уровня воды между делениями записывают ближайшее деление. Если уровень находится посредине между делениями рейки, то отсчет округляют до четного. При наличии волнения наблюдения на свайном посту выполняют с помощью реек с успокоителями или же делают несколько отсчетов по гребню и ложбине волны (до 10 раз в зависимости от высоты волны). Высоту уровня получают как среднее арифметическое из этих отсчетов.
Кроме наблюдений за уровнем воды на гидрологическом посту, для оценки точности в каждый срок наблюдений определяют глазомерно силу и направление ветра и волнения. На некоторых постах, как правило, опорных, в комплекс наблюдений входят наблюдения за температурой воздуха, воды и ледовыми явлениями.
Результаты наблюдений за уровнем воды, записанные в полевую книжку в виде отсчетов, не отражают непосредственно картины колебаний уровня, поскольку все они получены от разных нулей наблюдений водомерного устройства (реек, головок свай и т. п.). Поэтому для сравнения отдельных изменений уровней между собой и суждения о колебании уровня воды выполняют так называемую первичную обработку материалов полевых наблюдений
за высотой уровня воды. Она заключается в проверке полевой книжки, приведении отсчетой высоты уровня к одной постоянной плоскости отсчета, называемой нулем графика гидрологического поста, вычислении средних за сутки значений, составлении таблиц ежедневных уровней воды и построении графика колебания уровней за период наблюдений.
За нуль графика поста принимают условную неизменную по высоте горизонтальную поверхность (плоскость), которую обычно назначают ниже наинизшего уровня воды в данном месте (практически на 0,5 м) с тем, чтобы избежать отрицательных значений уровня.
Превышение нулей наблюдений (рейки, головки свай или постоянно закрепленной точки) над нулем графика называется приводкой.
Высота нуля наблюдений за период работы поста может изменяться, например, из-за перестановки рейки, выпирания сваи при замерзании грунта и т. д. С каждым изменением изменяется и приводка соответствующего нуля наблюдений. Изменениям при- водок ведут точный учет по датам.
Уровень воды за каждый срок наблюдений над нулем графика получается путем сложения отсчета с его приводкой (рис. 64).
Принятым интервалом первичного осреднения уровней являются сутки.
Средний суточный уровень за каждый день при стандартных наблюдениях (08, 20 ч) и четырехсрочных наблюдениях (02, 08, 14 и 20 ч) вычисляют как среднее арифметическое из значений уровня.
Рис. 64. Схема высотного положения нулей наблюдения и графика:
z —отметка нуля графика поста; г, — отметка репера; г2— отметка уровня воды; z.t — отметка нуля1наблюдения; И-, — превышение репера 11ад нулем наблюдения; #2— превышение нуля наблюдения над нулем графика; Я3— отсчет;Ht — приводка сваи № 2
Перед дальнейшей обработкой полученных уровней производят контроль материалов наблюдений. Он сводится к просмотру
записей в полевой книжке и выборочной проверке выполненных вычислений.
Данные ежедневных наблюдений сводятся в таблицу ежедпен ных уровней воды. При длительном периоде наблюдений н табли це, помимо среднесуточных уровней, выписывают среднемесячные и среднегодовые значения, а также наивысшие и наинизшис ;uin чения уровней ро месяцам и отдельно за год.
Среднемесячные уровни и среднегодовые вычисляют как среднеарифметические из среднесуточных и среднемесячных уровней соответственно. Максимальные и минимальные значения уровней выбирают из всех наблюденных величин, включая и дополнитон, ные срочные наблюдения.
Ледовые явления и другие сведения в таблице уровнен отмо чают следующими условными обозначениями:
: - сало;
) - заберег;
х - редкий шугоход;
- густой шугоход; 0- средний шугоход; о -редкий ледоход;
э - средний ледоход;
- густой ледоход; П -подвижка;
II - вода течет поверх льда;
v - затор льда ниже поста;
▲ - затор льда выше поста и б створг;
X _затор нише поста;
- зажор выше поста и в створе;
I - ледостав;
IJ - закраина;
Р - разводья;
F - первый и последний теплоход;
Ж - начало и конец лесосплава.
На основании таблицы ежедневных уровней строится график колебаний уровня воды. На график наносятся все характерна и ки ледового состояния водоема (см. рис. 30).
Нуль графика водомерного поста.
За нуль графика поста принимают условную неизменную по высоте горизонтальную поверхность (плоскость), которую обычно назначают ниже наинизшего уровня воды в данном месте (практически на 0,5 м) с тем, чтобы избежать отрицательных значений уровня.
Превышение нулей наблюдений (рейки, головки свай или постоянно закрепленной точки) над нулем графика называется приводкой.
Высота нуля наблюдений за период работы поста может изменяться, например, из-за перестановки рейки, выпирания сваи при замерзании грунта и т. д. С каждым изменением изменяется и приводка соответствующего нуля наблюдений. Изменениям при- водок ведут точный учет по датам.