Вопросы ВИ / вопрос15

Рис. 88. Модернизированный батометр.^

1 — поплавок; 2 — хвостовое оперение; 3 —. ™ЛКа в грузе: 4 — кронштейн; о — воздухоотводящая труд ^Ребенка д_ля

} — откидная часть груза; 8 — корпус груз_а 6 пл- ^no*^BeCK" к тросу;

^а водозаборная трубка;

хвостовое оперение, переднюю откидцу

резыо, через которую наружу выход_Я1° ^Часть с вертикальной про- отводная трубки. В полость груза вкд_ач ^Водозаборная и воздухо- ном виде и укрепляется с помощью скоб^{ШаеТСЯ б}У^тылка в собран- лебедки. В настоящ_ее ^оы- Груз крепится к тросу 13ированным батомр ^{я Эт}°т батометр заме- ГР-15М (рис. 88). Он отличается о_т'_Пр^Р°^м-^бУтылкой в грузе оперением, которое на штанге вынес_еь, °Р^а ГР-15 хвостовым пастной стабилизатор 2 и поплавок j ^НазаД, имеет четырехло- дост-игается более устойчивое положен_и ^Текаемой формы. Этим и сводится к минимуму его рыскание, g^{6 л}Р^ибора в водной среде ют такими же сменными насадками, _к ^ат°метры в грузе снабжа-

Вакуумный батометр ГР-61 /^{К батом}етры-бутылки. цнпе засасывания пробы воды _За ^^рИс- 89) основан на прин- создаваемого насосом в вакуумной Ka_Me ^т Р^азрежения воздуха ной камеры 1, ручного воздушного на_С0Са^е'₉°^н состоит из вакуум- нечника 3. Камера соединяется с нас_0со ^{и в}°Дозаборного нако- выми шлангами. ^{м и на}конечником резино-

Вакуумная камера представляет cog ■■ цилиндрической формы вместимостью т⁰¹¹-^Металлический сосуд установлены три крана для соединен^ _к ^л" крышке камеры заборного наконечника, со шлангом Hac₀^VaMe^^{bI 00 шлан}гом водо- духом. В центре крышки камеры име_6Тс^{Са н с а}™осферным воз- для установки вакуумметра и промыв_а1 ^я отверстие, служащее камеры переходит в конус и заканчив_ает^{1я кам}еры. Нижняя часть сливается проба воды. Вдоль цилиндр_и ^{Ся к}Р^аном, через который резано смотровое окно, по обеим стор_0н^еск°й части камеры про­ной рамке нанесена шкала для о_Пр ^ам которого на прижим- пробы. Мления объемов взятой

Водозаборный наконечник представ^ таллическую трубку, на которую в завц^^{Т Собой} изогнутую ме- ния навинчиваются насадки различного ^Мости от скорости тече-

и опускается с няют модернизированным

Порядок работы с вакуумным бато^р ^аметР^а- куумной камере закрывают нижний кр_а*^Р°^{м сле}ДУющий. На ва- ₁₆₆ ^{Н и два} верхних крана,

соединяющих камеру с атмосферой и водозаборным шлангом. Водозаборный наконечник укрепляют на штанге или грузе и опускают в положение против течения в заданную точку. С помощью насоса в камере батометра создается начальный вакуум. Его величина долж­на быть такой, чтобы скорость поступ­ления воды в водозаборную трубку бы­ла близкой к скорости течения воды в данной точке потока. Эту необходимую величину вакуума, зависящую от скоро­сти течения, длины водозаборного шлан­га и высоты расположения вакуумной камеры над поверхностью воды опре­деляют по таблице, которая придается прибору. С началом забора пробы от­крывают кран, соединяющий водозабор­ный шланг с камерой. В течение всего времени взятия пробы величина созда­ваемого вакуума поддерживается насо­сом на необходимом уровне. Для этого ее контролируют по вакуумметру. Как только камера заполнится до нужного

объема, открывают кран, сообщающий камеру с атмосферой, и вода прекращает поступать. После этого закрывают кран, сое­диняющий камеру с водозаборным шлангом, и берут отсчет объ­ема пробы по шкале с точностью до 20 мл.

Вакуумный батометр 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. Но так как поместить здесь вертушку нельзя, то это важное достоинство приемной час­ти вакуумного батометра остается на практике не используемым.

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.

§ 68. ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ И РАСХОДА ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ

Рис. 89. Вакуумный бато­метр (схема)

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 применяют в первый год наблюдений. Он слу­жит далее основанием для перехода на более простые и менее трудоемкие способы измерения расходов взвешенных наносов.

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.

На малых реках при такой же мутности (20—100 г/м²) при­меняют одноточечный способ. Отбор пробы в одной точке верти­кали на 0,6 рабочей глубины производят дважды. Обе пробы сли­вают в один сосуд и определяют мутность суммарной пробы.

При мутности реки менее 20 г/м³ рекомендуется пробы объ­единять не только по вертикали, но и по всему живому сечению, получая тем самым пробу, характеризующую среднюю мутность всего потока. Объем суммарной пробы при этом должен быть не менее 10 л.

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. Скорость перемещения прибора вдоль вертикали подбирают в каждом случае опытным путем. При вместимости прибора 1 л объем пробы должен составлять 800—950 мл, т. е. меньше полной вместимости батометра-бутылки. Это служит контролем сбора пробы на всем пути перемещения прибора по глубине вертикали. При средней мутности потока от 20 до 100 г/м³ на каждой вертикали отбирают по две пробы и их сли­вают в общий сосуд для последующей обработки. При мутности менее 20 г/м³ пробы можно объединять по всему живому сечению.

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 уменьшено. При специальных наблюде­ниях за взвешенными наносами количество расходов и вертика­лей на гидрометрическом створе назначают в зависимости от по­ставленных задач.

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. Описание способа взятия единичных проб приводится ниже.

Если за период измерения расхода воды мутность сильно ме­няется, то берут две контрольные пробы (в начале и конце из­мерения расхода), которые обрабатываются в отдельности. При совпадении скоростных вертикалей с постоянным местом взятия единичных проб контрольную пробу можно не брать. Ею будет служить проба, взятая на вертикали. При малой мутности, когда пробы при изменении расхода взвешенных наносов объединяют по всему живому сечению, контрольную пробу воды берут отдель­но.

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. Если мутность реки превышает 1000 ^м³, а скорости течения по ширине потока меняются незначительно, то пробы для опреде­ления крупности берут через одну скоростную вертикаль. При этом число вертикалей, на которых их отбирают для определе­ния крупности, должно быть не менее четырех. 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/S_m> (128)

где а — величина требуемой навески, г;

Sm — мутность ВОДЫ, г/м³.

Всего за год проводят 4—10 определений крупности взвешен­ных наносов.

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. Постоянное место взятия единичных проб выбирают на основе анализа данных измерений расходов взвешенных нано­сов, оно должно отвечать основному требованию: мутность еди­ничной пробы должна находиться в постоянном соотношении со средней мутностью воды в реке. Местоположение постоянной вер­тикали закрепляют на местности надежными знаками.

Единичные пробы мутности берутся суммарным (в двух точ­ках — 0,2h и 0,8Л), одноточечным (0,6К) и интеграционным спо­собами. Взятые пробы в двух точках объединяют в одну пробу. При мутности 50 г/м³ и менее в период устойчивой межени еже­дневно взятые пробы объединяют соответственно по пятидневкам и декадам.

Единичные пробы мутности берут ежедневно в сроки уровен- ных наблюдений один (в 08 ч), два раза (в 08 ч и 20 ч), иногда учащенно — несколько раз в сутки. Односрочные наблюдения обычно производят в период устойчивой межени, а двухсрочные— в период половодья или паводка. При наличии резких колебаний уровня воды, в том числе и на участках рек,, зарегулированных водохранилищами, проводят многосрочные наблюдения.

§ 69. ЛАБОРАТОРНАЯ ОБРАБОТКА ПРОБ ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ

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.

Взвешенные наносы, предназначенные для определения мутно­сти,' выделяются из проб следующими способами: автоматическим фильтрованием; фильтрованием с предварительным отстоем; ус­коренным фильтрованием под давлением.

Выделение взвешенных наносов из проб воды, предназначенных для определения крупности наносов, выполняют только путем от­стоя.

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. Эти фильтры изготавлива­ют в фабричных условиях и приобретают упакованными в пачки по 100 штук. Все фильтры нумеруют, высушивают в сушильном 170

шкафу при температуре 105— 110°С в течение 2 ч, затем охлаж­дают и взвешивают на аналити­ческих весах с точностью до 0,0001 г. Номер и массу каждого фильтра записывают в ведо­мость.

Каждый фильтр хранят в от­дельном пакетике из пергамент­ной или восковой бумаги.

Фильтрование производят в специальном шкафу или же на отдельно устроенных полках- станках. Перед этим фильтр сма­чивают водой и укладывают в воронку. Затем берут бутылку с пробкой, открывают ее и, смы­вая с пробки наносы, наливают часть пробы в воронку с филь­тром. Далее бутылку с пробкой взбалтывают и ставят в перевер­нутом виде над воронкой так, чтобы горлышко бутылки погру­зилось в воду в воронке. Под во­ронку подставляют бутылку для сбора профильтрованной воды. При этом фильтрование происходит автоматически. После филь­трования фильтры некоторое время просушивают в воронках, затем складывают, окончательно высушивают и упаковывают з пергаментные пакетики для пересылки в стационарную лабора­торию.

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

Для отстоя проб применяют 3- или 10-литровые бутыли. Про­должительность отстоя бутылей с пробами зависит от высоты слоя воды в бутыли и температуры воздуха в помещении. После отстоя осветленную воду из бутыли сливают при помощи сифона, а ос­таток воды вместе с осажденными на дне и в нижнем слое нано­сами, объемом не более 1 л, отфильтровывают.

Фильтрование под давлением применяют при необходимости быстро выполнить работу, что бывает важно в экспедиционных условиях.

В настоящее время для ускоренного фильтрования применяют прибор Куприна ГР-60 (рис. 90). Он состоит из цилиндрического баллона 2 вместимостью 1 л, воронки с сеткой 3, манометра 1 и насоса 4. В баллон нагнетают воздух, под давлением которого на­чинается процесс ускоренного фильтрования. Скорость фильтро-